قد تغير الأبحاث الجديدة فهمنا الأساسي لكيفية تعزيز النوم لقدرات الدماغ.

في حين أنه من المعروف جيدًا أن النوم يعزز الأداء المعرفي، إلا أن الآليات العصبية الكامنة وراء ذلك، وخاصة تلك المتعلقة بنوم حركة العين غير السريعة (NREM)، لا تزال إلى حد كبير غير مستكشفة.

لقد كشفت الدراسة الجديدة التي قام بها فريق من الباحثين في جامعة رايس ومركز استعادة الأنظمة العصبية في مستشفى هيوستن ميثوديست وكلية وايل كورنيل الطبية، والتي نسقها فالنتين دراغوي من جامعة رايس، عن آلية رئيسية لتعزيز النوم للأداء العصبي والسلوكي.

”

تكشف الأبحاث، المنشورة في Science، كيف يعزز نوم حركة العينين غير السريعة – وهو النوم الخفيف الذي يختبره المرء عند أخذ قيلولة، على سبيل المثال – من تزامن الدماغ ويعزز ترميز المعلومات، مما يلقي الضوء الجديد على مرحلة النوم هذه.

قام الباحثون بتكرار هذه التأثيرات من خلال التحفيز الغازي، مما يشير إلى إمكانيات واعدة للعلاجات المُعدِّلة للشبكة العصبية في المستقبل لدى البشر. وتُمهّد آثار هذا الاكتشاف الطريق أمام علاجات مبتكرة لاضطرابات النوم وحتى أساليب لتعزيز الأداء المعرفي والسلوكي.

اشتمل البحث على فحص للنشاط العصبي في مناطق متعددة من الدماغ لدى قرود المكاك أثناء قيام الحيوانات بمهمة تمييز بصرية قبل وبعد فترة 30 دقيقة من نوم حركة العين غير السريعة (NREM). باستخدام مصفوفات متعددة الأقطاب، سجل الباحثون نشاط آلاف الخلايا العصبية عبر ثلاث مناطق من الدماغ: القشرة البصرية الأولية والمتوسطة والقشرة الجبهية الأمامية الظهرية الجانبية، المرتبطة بالمعالجة البصرية والوظائف التنفيذية.

لتأكيد أن قرود المكاك كانت في نوم حركة العين غير السريعة (NREM)، استخدم الباحثون تخطيط النوم متعدد القنوات (بوليسومنوغرافيا) لرصد نشاط دماغهم وعضلاتهم بالإضافة إلى تحليل الفيديو للتأكد من إغلاق أعينهم واسترخاء أجسامهم.

أظهرت النتائج أن النوم حسّن أداء الحيوانات في المهمة البصرية مع زيادة الدقة في تمييز الصور المُدارة. ومن المهم أن هذا التحسن كان خاصًا فقط بتلك الحيوانات التي نامت بالفعل – لم تُظهر القردة التي عاشت حالة يقظة هادئة دون نوم نفس الزيادة في الأداء.

تقول المؤلفة الرئيسية ناتاشا خراس، وهي باحثة سابقة في مختبر دراغوي والطبيبة المقيمة حاليًا في جراحة الأعصاب في وايل كورنيل: “خلال النوم، لاحظنا زيادة في نشاط موجات دلتا منخفضة التردد وتزامن إطلاق النار بين الخلايا العصبية عبر مناطق قشرية مختلفة”.

“بعد النوم، ومع ذلك، أصبح النشاط العصبي أكثر عدم تزامنًا مقارنةً قبل النوم، مما سمح للخلايا العصبية بإطلاق النبضات بشكل أكثر استقلالية. وقد أدى هذا التحول إلى تحسين دقة معالجة المعلومات والأداء في المهام البصرية.”

قام الباحثون أيضاً بمحاكاة التأثيرات العصبية للنوم من خلال تحفيز كهربائي منخفض التردد لقشرة الرؤية. وقد طبقوا تحفيزاً بتردد 4 هرتز لمحاكاة تردد دلتا الذي لوحظ أثناء نوم حركة العين غير السريعة بينما كانت الحيوانات مستيقظة. وقد أعاد هذا التحفيز الاصطناعي إنتاج تأثير عدم التزامن الذي شوهد بعد النوم، وعزز بشكل مماثل أداء الحيوانات في المهمة، مما يشير إلى أن أنماطاً محددة من التحفيز الكهربائي يمكن استخدامها potentially لمحاكاة الفوائد المعرفية للنوم.

يقول المؤلف المشارك دراغوي، وهو أستاذ الهندسة الكهربائية وحاسبات الآلة في جامعة رايس، ورئيس قسم تقنيات الأعصاب الاصطناعية في مستشفى هيوستن ميثوديست، وأستاذ علوم الأعصاب في وايل كورنيل: “هذه النتيجة مهمة لأنها تشير إلى أنه يمكن تحقيق بعض التأثيرات الإصلاحية وتعزيز الأداء للنوم دون الحاجة إلى النوم الفعلي”.

“إن القدرة على إعادة إنتاج عدم التزامن العصبي الشبيه بالنوم في حالة اليقظة تفتح إمكانيات جديدة لتعزيز الأداء المعرفي والإدراكي في المواقف التي لا يكون فيها النوم ممكناً – مثل الأفراد الذين يعانون من اضطرابات النوم أو في ظروف مُلِحّة مثل استكشاف الفضاء.”

وسّع الباحثون نطاق بحثهم من خلال بناء نموذج شبكة عصبية واسع. وقد وجدوا أنه أثناء النوم، تضعف كل من الروابط المثيرة والمثبطة في الدماغ، لكن ذلك يحدث بشكل غير متماثل، مما يجعل الروابط المثبطة أضعف من الروابط المثيرة، مما يتسبب في زيادة الإثارة.

يقول دراغوي: “لقد اكتشفنا حلاً مفاجئًا يتبناه الدماغ بعد النوم، حيث تقلل المجموعات العصبية المشاركة في المهمة من مستوى تزامنها بعد النوم على الرغم من تلقيها مدخلات مُزامنة أثناء النوم نفسه”.

إنّ فكرة أنّ نوم حركة العينين غير السريعة “يعزّز” الدماغ بهذه الطريقة، وأنّه يمكن محاكاة هذه إعادة الضبط اصطناعياً، تُقدّم إمكانيةً لتطوير تقنيات تحفيز الدماغ العلاجية لتحسين الوظيفة الإدراكية والذاكرة.

يقول دراغوي: “إنّ دراستنا لا تُعمّق فهمنا الآلي لدور النوم في الوظيفة الإدراكية فحسب، بل تفتح أيضاً آفاقاً جديدةً من خلال إظهار أنّ أنماطاً محددة من تحفيز الدماغ يمكن أن تحلّ محلّ بعض فوائد النوم، مما يشير إلى مستقبل قد نتمكن فيه من تعزيز وظائف الدماغ بصورة مستقلة عن النوم نفسه”.

وقد موّلت المعاهد الوطنية للعيون هذه الدراسة.

المصدر: جامعة رايس