Un nou cercetare indică faptul că, deși circulația sanguină și resursele energetice direcționate către creier cresc în timpul somnului REM (etapa asociată viselor), nivelul moleculelor de ATP utilizate direct de neuroni se reduce, oferind o explicație pentru oboseala resimțită în urma unor vise.
Creierul are nevoie de o cantitate considerabilă de energie în comparație cu alte organe. Cu toate acestea, acesta poate să se adapteze atunci când resursele sunt limitate. Mecanismul prin care creierul distribuie eficient această energie, în funcție de starea sa internă, rămâne o întrebare crucială în domeniul neuroștiinței.
Somnul reprezintă un moment optim pentru a investiga acest proces. Deși somnul este văzut ca o perioadă de odihnă, creierul rămâne extrem de activ, mai ales în faza somnului cu mișcări oculare rapide (REM), corelată cu visele și procesarea memoriei, conform celor scrise de MedicalXpress.
Cercetătorii de la Universitatea Tohoku au descoperit un alt paradox legat de somnul REM: în timp ce aportul energetic către creier crește, nivelul moleculei de ATP (energia consumată direct de neuroni) scade.
„Te-ai simțit vreodată epuizat după un vis foarte viu?”, întreabă profesorul Ko Matsui de la Universitatea Tohoku. „Somnul poate părea calm, dar creierul este extrem de activ, mai ales în timpul viselor. Am fost impresionați de acest paradox și am dorit să investigăm baza științifică a motivului pentru care visatul poate fi, într-un fel, obositor.”
Pentru a observa acest fenomen, echipa de cercetare a menținut craniul unor șoareci transparent utilizând o rășină polimerizabilă la raze UV, permițând monitorizarea creierului în timpul somnului natural.
Creierul necesită o cantitate considerabilă de energie
Folosind imagistica de fluorescență, aceștia au monitorizat volumul sanguin cerebral, care este un indicator al aportului energetic, ATP-ul neuronal, adică molecula energetică care susține neuronii și piruvatul astrocitar, o moleculă esențială ce leagă glucoza din sânge de metabolismul energetic cerebral.
În timpul somnului non-REM (NREM), oscilațiile din banda theta au anticipat modificările volumului sanguin cerebral cu câteva secunde înainte, demonstrând că, de fapt, creierul ajustează dinamica vasculară la cerințele metabolice dinamice.
Tranziția către somnul REM a prezentat însă un tipar diferit: cu aproximativ 50 de secunde înainte de începutul efectiv al stării REM, volumul sanguin a început să crească dinspre cortexul posterior spre cel anterior.
Odată ce somnul REM s-a instalat, piruvatul astrocitar a crescut, indicând o disponibilitate mai mare de glucoză. Cu toate acestea, în mod paradoxal, ATP-ul neuronal a scăzut.
Un tipar diferit
Cercetătorii propun mai multe explicații posibile pentru această scădere. Neuronii consumă cantități mari de ATP în timpul somnului REM pentru reorganizarea sinaptică asociată memoriei și pentru comunicarea dintre hipocamp și cortex.
De asemenea, transferul metabolic de la astrocite la neuroni poate fi temporar afectat, iar producția de ATP din mitocondrii își modifică dinamica în această fază.
Studiul subliniază un principiu fundamental al calculului biologic: creierul nu distribuie energia uniform, ci o direcționează dinamic în funcție de starea comportamentală și necesitățile de procesare internă.
„Înțelegerea modului în care creierul echilibrează aportul și consumul de energie ne poate ajuta să explicăm ce face inteligența biologică atât de eficientă”, afirmă cercetătorul principal Yusuke Takahashi.
Studiul a fost publicat în Communications Biology.
