Powolne myślenie

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Co kilka sekund przez mózg przebiega fala aktywności elektrycznej, niczym wielka fala sunąca przez ocean. Naukowcy odkryli to bardzo powolne falowanie kilkadziesiąt lat temu w badaniach metodą czynnościowego jądrowego rezonansu magnetycznego (fMRI), przeprowadzanych u ludzi i u zwierząt w spoczynku – jednak uważano, że zjawisko to jest albo „szumem” elektrycznym, albo sumą znacznie szybszych sygnałów mózgowych, i ogólnie je ignorowano.

Nowe badanie, w którym mierzono te „infrawolne” (o częstotliwości poniżej 0,1 Hz) fale mózgowe u myszy, sugeruje, że jest to oddzielny typ aktywności mózgowej, zależnej od stanu świadomości zwierzęcia. Pozostają jednak ważne pytania, dotyczące pochodzenia i funkcji tych fal.

Badanie fMRI wykrywa zmiany w przepływie krwi, które wiąże się z aktywnością neuronów. „Kiedy wprowadzamy człowieka do skanera i patrzymy na sygnał w czasie, kiedy o nic go nie prosimy, wygląda to na straszny szum – mówi Marcus Raichle, profesor radiologii i neurologii z Washington University School of Medicine w St. Louis i główny autor nowego badania, opublikowanego w kwietniu w czasopiśmie Neuron. – Cała ta aktywność w stanie spoczynku kazała się zastanowić: o co w ogóle chodzi z tym sygnałem fMRI?”

Chcąc sprawdzić, co dzieje się w mózgu, zespół Raichlego wykorzystał połączenie obrazowania wapnia/hemoglobiny, w którym wykorzystuje się fluorescencyjne cząsteczki do wykrywania aktywności neuronów na poziomie komórkowym, oraz badanie elektrofizjologiczne, które pozwala rejestrować sygnały z komórek w różnych warstwach mózgu. Oba pomiary przeprowadzali u myszy w znieczuleniu ogólnym, zaś pomiarów elektrycznych dokonywali także u myszy w stanie czuwania, odpoczywających w małych hamakach w ciemnym pomieszczeniu.

Zespół stwierdził, że fale ultrawolne przemieszczały się przez warstwy korowe obudzonych mózgów gryzoni – i zmieniały kierunek, kiedy zwierzęta były poddane znieczuleniu ogólnemu. Naukowcy mówią, że fale te różnią się od tak zwanych fal delta (od 1 do 4 Hz) i innych form aktywności mózgu o wysokiej częstotliwości.

Te nadzwyczaj wolne fale mogą być kluczowe dla sposobu funkcjonowania mózgu, mówi Raichle. „Pomyślcie o falach na wodach Puget Sound. Mogą zdarzać się dni bardzo burzliwe, kiedy obserwujemy duże fale głębinowe, a na ich szczytach pojawiają się białe grzywacze – mówi. – Te fale ułatwiają aktywację różnych obszarów mózgu – innymi słowy, powstawanie grzywaczy”.

Inni badacze chwalili ogólną metodykę badania, byli jednak sceptyczni, co do tego, czy dowodzi ono całkowitej niezależności tych infrawolnych fal od innych aktywności mózgu. „Przestrzegałabym przed formułowaniem wniosku, że [...] fMRI w stanie spoczynku mierzy inną właściwość mózgu, która nie ma nic wspólnego z fluktuacją o wyższej częstotliwości pomiędzy różnymi obszarami kory” – mówi Elizabeth Hillman, profesor inżynierii biomedycznej z Columbia University, która nie brała udziału w tym badaniu. Hillman opublikowała w 2016 roku wyniki eksperymentu, w którym stwierdziła, że sygnały fMRI w stanie spoczynku odzwierciedlają aktywność w szerokim zakresie częstotliwości, nie tylko w niskiej.

Potrzeba więcej badań, które pozwoliłyby wyjaśnić, w jaki sposób powiązane są ze sobą te różne rodzaje sygnałów z mózgu. „Te schematy są bardzo nowe – zauważa Hillman. – Nie mamy zbyt wiele wskazówek, czym one są, a wyjaśnienie tego jest naprawdę trudne”.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża wyselekcjonowane badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.