Ketika kita berada dalam tidur nyenyak, aktivitas otak kita turun dan mengalir dalam gelombang besar yang jelas, seperti menyaksikan gelombang tubuh manusia bangkit dan duduk di sekitar stadion olahraga. Sulit untuk dilewatkan.
Penelitian baru dengan monyet menemukan bahwa siklus yang sama ada di bangun seperti dalam tidur, tapi hanya dengan bagian kecil duduk dan berdiri serempak dan bukan keseluruhan stadion. Seolah bagian otak yang kecil secara independen tertidur dan terbangun setiap saat.
Terlebih lagi, tampak bahwa ketika neuron telah bersepeda ke keadaan yang lebih aktif, atau "aktif", mereka lebih baik dalam merespons dunia. Neuron juga menghabiskan lebih banyak waktu di negara bagian saat memperhatikan tugas. Temuan ini menunjukkan proses yang mengatur aktivitas otak dalam tidur mungkin juga berperan dalam perhatian.
"Perhatian selektif serupa dengan membuat bagian-bagian kecil otak Anda sedikit lebih terjaga," kata Tatiana Engel, seorang rekan postdoctoral di Stanford University dan penulis utama penelitian tersebut, yang muncul di Ilmu. Mantan mahasiswa pascasarjana Nicholas Steinmetz adalah penulis utama lainnya, yang melakukan eksperimen neurofisiologi di laboratorium Tirin Moore, seorang profesor neurobiologi dan salah satu penulis senior.
Pins dan neuron
Memahami siklus yang baru ditemukan ini memerlukan sedikit pengetahuan tentang bagaimana otak diorganisasikan. Jika Anda menyodok pin langsung ke otak, semua sel otak yang Anda pukul akan merespons jenis benda yang sama. Dalam satu kolom mereka mungkin akan merespons objek di bagian tertentu dari bidang visual - hak atas, misalnya.
Tim menggunakan jumlah pin yang sangat sensitif yang dapat merekam aktivitas dari kolom neuron di otak. Di masa lalu, orang telah mengetahui bahwa neuron individu mengalami fase yang lebih atau kurang aktif, namun dengan pemeriksaan ini mereka melihat untuk pertama kalinya bahwa semua neuron di kolom tertentu mengayunkan bersama antara menembaki dengan sangat cepat lalu menembaki lebih lambat. rate, mirip dengan siklus terkoordinasi dalam tidur.
"Selama keadaan, semua neuron mulai menembaki dengan cepat," kata Kwabena Boahen, seorang profesor teknik bioteknologi dan teknik elektro dan penulis senior surat kabar tersebut. "Lalu tiba-tiba saja mereka beralih ke tingkat tembak rendah. Peralihan on dan off ini terjadi setiap saat, seolah-olah neuron membalik koin untuk memutuskan apakah mereka akan dinyalakan atau dimatikan. "
Siklus tersebut, yang terjadi pada urutan detik atau fraksi detik, tidak terlihat saat bangun karena gelombang tidak menyebar jauh melampaui kolom itu, tidak seperti saat tidur saat gelombang menyebar di hampir seluruh otak dan mudah dilakukan. mendeteksi.
Memperhatikan
Tim menemukan bahwa keadaan aktivitas yang lebih tinggi dan rendah berhubungan dengan kemampuan untuk merespons dunia. Kelompok tersebut mendapatkan penyelidikan mereka di wilayah otak monyet yang secara khusus mendeteksi satu bagian dari dunia visual. Monyet-monyet tersebut telah dilatih untuk memperhatikan sebuah isyarat yang menunjukkan bahwa sesuatu di bagian tertentu dari bidang visual - hak atas, katakanlah, atau kiri bawah - akan berubah sedikit. Monyet-monyet itu kemudian mendapat hadiah jika mereka benar-benar mengenali bahwa mereka telah melihat perubahan itu.
Ketika tim memberi isyarat ke tempat perubahan mungkin terjadi, neuron di dalam kolom yang merasakan bahwa sebagian dunia mulai menghabiskan lebih banyak waktu dalam keadaan aktif. Intinya, mereka semua terus membalik antara negara bagian secara serentak, tapi mereka menghabiskan lebih banyak waktu dalam keadaan aktif jika mereka memperhatikannya. Jika perubahan stimulus terjadi ketika sel berada dalam keadaan lebih aktif, monyet tersebut juga lebih mungkin untuk mengidentifikasi perubahan dengan benar.
"Monyet sangat pandai dalam mendeteksi perubahan stimulus saat neuron di kolom itu berada di negara bagian namun tidak dalam kondisi off," kata Engel. Bahkan ketika monyet tahu untuk memperhatikan area tertentu, jika neuron mengayuh ke aktivitas yang lebih rendah, monyet tersebut sering melewatkan perubahan rangsangan.
Engel mengatakan temuan ini adalah sesuatu yang mungkin asing bagi banyak orang. Terkadang Anda pikir Anda memperhatikannya, dia menunjukkan, tapi Anda masih akan kehilangan banyak hal.
Para ilmuwan mengatakan temuan tersebut juga berhubungan dengan penelitian sebelumnya, yang menemukan bahwa lebih banyak hewan dan hewan yang waspada cenderung memiliki pupil yang lebih melebar. Dalam pekerjaan saat ini, ketika sel otak menghabiskan lebih banyak waktu dalam keadaan aktif, murid monyet juga lebih melebar. Temuan menunjukkan adanya interaksi antara osilasi sinkron di otak, perhatian pada suatu tugas, dan tanda kewaspadaan eksternal.
"Tampaknya mekanisme yang mendasari perhatian dan gairah cukup saling bergantung," kata Moore.
Apakah ini menghemat energi?
Sebuah pertanyaan yang keluar dari pekerjaan ini adalah mengapa siklus neuron menjadi aktivitas yang lebih rendah saat kita bangun. Mengapa tidak hanya tinggal di negara yang lebih aktif sepanjang waktu jika itu terjadi ketika serangan harimau saber?
Satu jawaban bisa berhubungan dengan energi. "Ada biaya metabolik yang terkait dengan syaraf yang terusir sepanjang tahun," kata Boahen. Otak menggunakan banyak energi dan mungkin memberi sel kesempatan untuk melakukan ekuivalen energik duduk memungkinkan otak menghemat energi.
Juga, ketika neuron sangat aktif, mereka menghasilkan produk sampingan seluler yang dapat merusak sel. Engel menunjukkan bahwa keadaan aktivitas rendah dapat memungkinkan waktu untuk membersihkan limbah neuronal ini.
"Makalah ini menyarankan tempat untuk mencari jawaban ini," kata Engel.
Tentang Penulis
Rekan penulis tambahan termasuk rekan kerja dari Universitas Newcastle. Pendanaan berasal dari NIH, Stanford NeuroVentures, HHMI, MRC, dan Wellcome Trust.
Sumber: Stanford University
Buku terkait:
at Pasar InnerSelf dan Amazon
