כמעט כולם חוו את זה: אחרי לילה של שינה גרועה, אתה לא מרגיש ערני כמו שצריך. המוח שלך עשוי להיראות מעורפל, והמוח שלך מתרחק כאשר אתה צריך לשים לב.
מחקר חדש מ-MIT חושף מה קורה בתוך המוח כאשר כשלי הקשב הרגעיים הללו מתרחשים. המדענים גילו שבמהלך הפסקות הללו, גל של נוזל מוחי (CSF) זורם אל מחוץ למוח – תהליך המתרחש בדרך כלל במהלך השינה ועוזר לשטוף את חומרי הפסולת שהצטברו במהלך היום. שטיפה זו נחוצה לשמירה על מוח בריא ומתפקד כרגיל.
כאשר אדם מחוסר שינה, נראה שגופו מנסה להדביק את תהליך הניקוי הזה על ידי התחלת פעימות של זרימת CSF. עם זאת, זה כרוך במחיר של פגיעה דרמטית בקשב.
"אם אתה לא ישן, גלי ה-CSF מתחילים לחדור לתוך ערות במקום שבו בדרך כלל לא היית רואה אותם. עם זאת, הם מגיעים עם חילופי קשב, שבו תשומת הלב נכשלת ברגעים שבהם יש לך את הגל הזה של זרימת נוזלים", אומרת לורה לואיס, פרופסור עמית להנדסת חשמל ומדעי המחשב, חברה במכון למחקר והנדסת אלקטרוניקה של MIT והנדסת אלקטרוניקה. חבר שותף במכון Picower ללמידה וזיכרון.
לואיס הוא המחבר הבכיר של המחקר, המופיע היום ב מדעי המוח בטבע. עמית פוסט-דוקטורט ב-MIT Zinong Yang הוא המחבר הראשי של המאמר.
שטיפת המוח
למרות ששינה היא תהליך ביולוגי קריטי, לא ידוע בדיוק למה היא כל כך חשובה. נראה שהוא חיוני לשמירה על ערנות, ותועד היטב שחוסר שינה מוביל לפגיעה בקשב ובתפקודים קוגניטיביים אחרים.
במהלך השינה, נוזל המוח השדרתי המרפד את המוח עוזר לסלק פסולת שהצטברה במהלך היום. במחקר משנת 2019, לואיס ועמיתיו הראו שזרימת CSF במהלך השינה עוקבת אחר דפוס קצבי במוח ומחוצה לו, וכי זרימות אלו קשורות לשינויים בגלי המוח במהלך השינה.
ממצא זה הוביל את לואיס לתהות מה עלול לקרות לזרימת CSF לאחר חוסר שינה. כדי לחקור את השאלה הזו, היא ועמיתיה גייסו 26 מתנדבים שנבדקו פעמיים – פעם אחת לאחר לילה של חוסר שינה במעבדה, ופעם אחת כשהם נחו היטב.
בבוקר, החוקרים עקבו אחר מספר מדדים שונים של תפקוד המוח והגוף כאשר המשתתפים ביצעו מטלה המשמשת בדרך כלל להערכת ההשפעות של חוסר שינה.
במהלך המשימה, כל משתתף חבש כובע אלקטרואנצפלוגרמה (EEG) שיכול להקליט גלי מוח בזמן שהם היו גם בסורק תהודה מגנטית (fMRI) תפקודי. החוקרים השתמשו בגרסה שונה של fMRI שאפשרה להם למדוד לא רק את חמצון הדם במוח, אלא גם את זרימת ה-CSF פנימה והחוצה מהמוח. הם גם מדדו את קצב הלב, קצב הנשימה וקוטר האישון של כל נבדק.
המשתתפים ביצעו שתי משימות קשב בסורק ה-fMRI, אחת חזותית ואחת שמיעתית. לצורך המשימה הוויזואלית, הם היו צריכים להסתכל על מסך בעל צלב קבוע. במרווחים אקראיים, הצלב היה הופך לריבוע, והמשתתפים אמרו ללחוץ על כפתור בכל פעם שראו את זה קורה. עבור המשימה השמיעתית, הם היו שומעים צפצוף במקום לראות שינוי חזותי.
משתתפים חסרי שינה ביצעו ביצועים גרועים בהרבה ממשתתפים נחים היטב במשימות אלו, כצפוי. זמני התגובה שלהם היו איטיים יותר, ועבור חלק מהגירויים, המשתתפים מעולם לא רשמו את השינוי כלל.
במהלך הפסקות הקשב הרגעיות הללו, החוקרים זיהו מספר שינויים פיזיולוגיים שהתרחשו בו-זמנית. באופן משמעותי ביותר, הם מצאו שטף של CSF מחוץ למוח בדיוק בזמן שהפגינו אלה התרחשו. לאחר כל פגייה, CSF זרם בחזרה למוח.
התוצאות מצביעות על כך שברגע שבו תשומת הלב נכשלת, הנוזל הזה למעשה נפלט החוצה מהמוח. וכאשר תשומת הלב מתאוששת, היא נמשכת בחזרה פנימה".
לורה לואיס, פרופסור חבר להנדסת חשמל ומדעי המחשב Athinoula A. Martinos, MIT
החוקרים משערים שכאשר המוח מחוסר שינה, הוא מתחיל לפצות על אובדן הניקוי המתרחש בדרך כלל במהלך השינה, למרות שהפולסים הללו של זרימת CSF מגיעים עם העלות של אובדן קשב.
"אחת הדרכים לחשוב על האירועים האלה היא בגלל שהמוח שלך כל כך זקוק לשינה, הוא מנסה כמיטב יכולתו להיכנס למצב דמוי שינה כדי לשחזר כמה פונקציות קוגניטיביות", אומר יאנג. "מערכת הנוזלים של המוח שלך מנסה לשחזר את התפקוד על ידי דחיפה של המוח לעבור בין מצבי קשב וזרימה גבוהה".
מעגל מאוחד
החוקרים מצאו גם מספר אירועים פיזיולוגיים אחרים הקשורים להפסקות קשב, כולל ירידה בנשימה ובקצב הלב, יחד עם התכווצות האישונים. הם גילו כי התכווצות האישונים החלה כ-12 שניות לפני שה-CSF זרם החוצה מהמוח, והאישונים התרחבו שוב לאחר הפסקת הקשב.
"מה שמעניין זה שנראה שזו לא רק תופעה במוח, זה גם אירוע רחב גוף. זה מצביע על כך שיש תיאום הדוק של המערכות האלה, כאשר כאשר תשומת הלב שלך נכשלת, אתה עלול להרגיש את זה מבחינה תפיסתית ופסיכולוגית, אבל זה גם משקף אירוע שמתרחש בכל המוח והגוף", אומר לואיס.
הקשר ההדוק הזה בין אירועים שונים עשוי להצביע על כך שיש מעגל אחד השולט הן בקשב והן בתפקודי הגוף כמו זרימת נוזלים, קצב לב ועוררות, על פי החוקרים.
"תוצאות אלו מצביעות על כך שישנו מעגל אחיד השולט גם על מה שאנו חושבים עליו כפונקציות ברמה גבוהה מאוד של המוח – תשומת הלב שלנו, היכולת שלנו לתפוס ולהגיב לעולם – ואז גם תהליכים פיזיולוגיים בסיסיים בסיסיים כמו דינמיקת נוזלים במוח, זרימת דם במוח והיצרות כלי דם", אומר לואיס.
במחקר זה, החוקרים לא חקרו איזה מעגל עשוי לשלוט במיתוג הזה, אבל מועמד טוב אחד, הם אומרים, הוא המערכת הנוראדרנרגית. מחקרים עדכניים הראו שמערכת זו, המווסתת תפקודים קוגניטיביים וגופניים רבים באמצעות הנוירוטרנסמיטר נוראפינפרין, מתנדנדת במהלך שינה רגילה.
המחקר מומן על ידי המכונים הלאומיים לבריאות, מלגת מחקר לאומית למדעי והנדסה בהגנה, מלגת NAWA, פרס מלגת מקנייט, מלגת סלואן, פרס Pew Biomedical Scholar, פרס One Mind Rising Star ושיתוף הפעולה של Simons on Plasticity in the Aging Brain.
