Wyniki badań ukazały się w magazynie Chaos, wydawanym przez American Institute of Physics (AIP). Specjalne wydanie pisma poświęcone zostało nielinearnej dynamice w systemach kognitywnych i neurologicznych. W jaki sposób chaos wpływa na poszczególne obszary mózgu? Zaprezentowane w numerze stanowiska badawcze odnoszą się do wielu problemów neurologicznych – w tym także snu.

Śnienie w okresie płodu

Bezpośrednie pomiary aktywności mózgu ludzkiego płodu w łonie są niewykonalne. To, co obecnie wiadomo na temat snu we wczesnej fazie rozwoju, opiera się w większości na obserwacjach ruchów gałek ocznych, które pojawiają się w okolicy siódmego miesiąca życia. Naprzemienne cykle REM i stanu spoczynku trwają po około 20-40 minut.

Podejmowane wielokrotnie próby zmierzenia aktywności mózgu noworodków przy użyciu encefalogramu są według Schwab bardzo trudne pod względem technicznym, wyniki tych badań nie są natomiast pozbawione błędów. Dlatego neurolodzy zajmujący się rozwojem mózgu w okresie płodowym, nie są w stanie określić, czy faza snu pojawia się „z dnia na dzień”, czy też jest wynikiem procesu stopniowego rozwoju mózgu.

By wypełnić tę lukę, Schwab postanowiła zbadać płód owcy ze względu na wagę zbliżoną do płodu ludzkiego oraz na fakt, że proces rozwoju mózgu wskazuje na istnienie podobieństw (przy czym czas, w którym rozwija się mózg owcy jest znacznie krótszy: wynosi bowiem 150 dni, w przypadku człowieka ta liczba zwiększa się natomiast do 280 dni).

Zespół Schwab zarejestrował elektryczną aktywność mózgu 106-dniowego owczego płodu. Przy użyciu skomplikowanych metod matematycznych śledzących podobne wzorce Schwab odkryła, że cykle aktywności i spoczynku we wczesnych stadiach rozwoju wahają się pomiędzy 5-10 minutami; czas ten zwiększa się stopniowo.

Podczas, gdy trudno wyobrazić sobie, czego doświadcza płód podczas poszczególnych cyklów w kategoriach rozumianych przez dorosłego człowieka, odkryte wzory rozwoju mogą pomóc w uzyskaniu odpowiedzi na niektóre pytania dotyczące źródeł snu. „Sen nie pojawia się znienacka, podczas fazy odpoczynku mózgu – to aktywny, regulowany przez mózg proces” – mówi Schwab. Odkrycie wpisuje się w badania nad neuronami generującymi stan snu, które osiągają dojrzałość na długo zanim inne obszary mózgu wyewoluują na tyle, by wygenerować fazę REM.

Zrozumienie procesu rozwojowego mózgu może przyczynić się do powstrzymania wielu chorób neurologicznych, a także tak zwanej śmierci łóżeczkowej. Cykliczne zmiany w aktywności neuronów może na przykład stymulować inne komórki nerwowe do znajdowania i łączenia się z innymi w celu utworzenia kompletnej sieci neuronowej. Skomplikowane analizy aktywności mózgu pomogą w oznaczeniu tych faz w rozwoju mózgu, podczas których jest on szczególnie wrażliwy.

autor: Kamila Michalak |  źródło: physorg.com

Brak powiązanych artykułów.

Badacze z największego w Kanadzie ośrodka rehabilitacji dziecięcej opracowali nowatorską technikę komunikacji ze sparaliżowanymi osobami: odczytując poziom podczerwieni pochłanianej przez mózg są w stanie z dokładnością do 80% odczytać wybór, jakiego dokonuje pacjent!

W pracy opublikowanej na łamach bieżącego numeru The Journal of Neural Engineering, naukowcy z Bloorview zaprezentowali sposób, w jaki można zbadać preferencje osoby, dając jej do wyboru dwa różne rodzaje napojów. Mierząc intensywność pochłaniania światła podczerwonego przez tkanki mózgu udało im się osiągnąć bardzo wysoką, 80% skuteczność. “To pierwsza metoda odczytu decyzji wprost ze spontanicznych myśli”, powiedziała Sheena Luu – doktorantka inżynierii biomedycznej Uniwersytetu w Toronto, która nadzorowała eksperyment, prowadzony pod przewodnictwem Toma Chau, największego w Kanadzie specjalisty od dziecięcej rehabilitacji.

Większość komputerowych technik odczytu myśli wymaga wcześniejszego treningu – by zakomunikować “tak” na zadanie pytanie, należy wykonać zupełnie oderwane od kontekstu mentalne zadanie, takie jak np. śpiewanie piosenki w myślach. W przeprowadzonych doświadczeniach udział wzięło dziewięć dorosłych osób, które wcześniej nie miały kontaktu z tego typu rozwiązaniami.

Założenie opaski z włóknami optycznymi, emitującymi światło podczerwone pozwala poznać, na który z dwóch proponowanych napojów zdecydował się badany. “Gdy Twój mózg jest aktywny zwiększa się koncentracja tlenu we krwi i w zależności od tego stężenia pochłaniane jest więcej światła”, powiedziała Luu. “U niektórych ludzi mózgi są aktywniejsze, gdy coś bardziej lubią, a u innych jest odwrotnie – organ pracuje silniej, gdy coś im nie odpowiada” – wyjaśniła doktorantka. Po nauczeniu komputera rozpoznawania unikalnego wzoru aktywności neuronalnej dla skłonności względem każdego z przedmiotów, badacze byli w stanie prawidłowo wytypować preferowany przez badanego napój z dokładnością 80%.

“Wybór jest podstawą codziennego dokonywana decyzji, zauważyła kanadyjska doktorantka. Dzieci (tak samo jak i dorośli) niezdolne do werbalnego lub migowego wyrażenia swoich wyborów, czują się bezsilne i pozbawione jakiejkolwiek kontroli nad swoim otoczeniem. Odpowiedzią na ten problem jest kanadyjski wynalazek.

Prawdziwy przełom rozpocznie się jednak za kilka lat, gdy nastąpi jego wdrożenie do produkcji – planuje się utworzenie niezwykle mobilnego, taniego i prostego w użytkowaniu urządzenia umieszczanego na czole, a bazującego na technologii bezprzewodowej.

Póki co nie ma jednak szans na pełne dekodowanie myśli – mózg jest na tyle skomplikowany, że nie jesteśmy w stanie nawet wyobrazić sobie okoliczności, w których czytanie myśli “słowo po słowie” byłoby możliwe i obecnie uznajemy to za niemożliwe. Jedyne co możemy zrobić, to ograniczanie liczby pytań i odpowiedzi, tak jak w wypadku wyboru między dwiema opcjami.

Szerzej zainteresowanych odsyłamy na stronę internetową placówki Bloorview i do pełnego tekstu publikacji (Luu et al. Decoding subjective preference from single-trial near-infrared spectroscopy signals. Journal of Neural Engineering, 2009; 6 (1): 016003 DOI: 10.1088/1741-2560/6/1/016003).

źródło: www.sciencedaily.com | autor: Szymon Pitek

Brak powiązanych artykułów.