Wyznaczanie trendów w nauce: Naukowcy przewidują sny na podstawie skanów mózgu

Przyjęło się, że dana osoba śni, kiedy znajduje się w fazie REM (ang. rapid-eye-movement), co objawia się aktywnością mózgu o wysokiej częstotliwości elektrycznej. Marzenia senna poza fazą REM są także możliwe, tylko ich mechanizm nie został dobrze poznany… aż do tego momentu.

„Wydawało się to zagadkowe, że można zarówno śnić i nie śnić w tych dwóch różnych fazach snu” – zauważyła Francesca Siclari, współautorka badań z Uniwersytetu Wisconsin-Madison w USA. Wygląda na to, że naukowcom udało się tę zagadkę rozwiązać.

W toku badań, opisanych w czasopiśmie »Nature Neuroscience«, w których prócz amerykańskich partnerów udział wzięli naukowcy z Włoch i Szwajcarii, wykazano że, kiedy śnienie miało miejsce zarówno w fazie REM, jak i NREM, następował spadek aktywności o niskiej częstotliwości w regionie korowym tylnym. To obszar w tylnej części mózgu powiązany z rozumowaniem przestrzennym i uwagą. Zespół badawczy twierdzi, że jest w stanie poprawnie przewidzieć w 92% przypadków, czy ochotnik miał marzenia senne, monitorując po prostu aktywność w tej „gorącej strefie”.

Odkrył także, że śnienie o twarzach wiąże się z podwyższoną aktywnością o wysokiej częstotliwości w regionie mózgu, który bierze udział w rozpoznawaniu twarzy. Sny związane z postrzeganiem przestrzennym, ruchem i myśleniem znajdują w podobny sposób odzwierciedlenie w odpowiednich częściach mózgu, które obsługują tego typu zadania i procesy na jawie.

Aby dojść do tych wniosków, naukowcy przeprowadzili serie doświadczeń z udziałem 46 osób. Aktywność mózgu każdej z tych osób była monitorowana za pomocą siatki elektroencefalograficznej (EEG) zakładanej na głowę, która składa się z 256 elektrod. Uczestnicy byli okresowo wybudzani i pytani, czy śnili. Naukowcy najpierw przyglądali się w szczególności fazie REM i NREM, co pozwoliło im zauważyć, że ochotnicy informowali o marzeniach sennych, kiedy „strefa gorąca” była aktywna, niezależnie od fazy snu. „W sumie, w ciągu całego eksperymentu, przeprowadziliśmy ponad tysiąc wybudzeń” – poinformowała Siclari.

W ramach drugiego eksperymentu uczestnicy zostali poproszeni o opisanie swoich snów w ramach kluczowych tematów, które neuronaukowcy są w stanie zidentyfikować w korze tylnej: wspomniane wcześniej twarze, przestrzeń, ruch i mowa. Jeżeli ochotnik informował o tym, że w swoim śnie słyszał wypowiedzi, korelowało to z regionem mózgu odpowiedzialnym za język i rozumienie. Jeżeli śnił o ludziach, to pobudzał się region odpowiedzialny za rozpoznawanie twarzy. „To oznacza, że w czasie snu korzystamy prawdopodobnie z tych samych obszarów mózgu, co w czasie czuwania, co tłumaczyłoby tak częste poczucie realności snu” – wyjaśnia Siclari.

Najbardziej ekscytującą była możliwość, jaką zyskał zespół, przewidywania, czy śpiący uczestnicy śnili czy nie. W eksperymencie z udziałem 7 uczestników, naukowcom udało się – co imponujące – prawidłowo przewidzieć marzenia senne w 87% przypadków.

Wybiegając w przyszłość, lepsze poznanie zmian w „gorącej strefie” i ich przyczyn może ujawnić, czy marzenia senne mają określony cel, na przykład w procesach pamięciowych. Przyjmując szerszą perspektywę, autorzy raportu utrzymują także, iż uzyskane wyniki mogą rzucić światło na samą naturę świadomości, pokazując co się dzieje w mózgu w czasie snu, kiedy przechodzimy ze stanu nieświadomości do przeżywania świadomych doświadczeń.

Zdaniem współautora, Giulio Tononi, eksperymenty pomogą „przyjrzeć się bliżej regionom mózgu, które dla świadomości są naprawdę ważne”.