Drżenie ciała podczas snu wynikiem mapowania mózgu a nie gonieniem królików.

W ciągu ostatnich kilku lat naukowcy odkryli, że mózg jest aktywowany podczas snu na wiele sposobów Zauważamy także, że również ciało jest aktywne podczas snu, szczególnie w fazie REM (faza szybkiego ruchu oczu – eng. rapid eye movement), szczególnie gdy jesteśmy młodzi.
Drżenie – tysiące szarpanych ruchów, jakie młode ssaki, zarówno ludzie, psy, koty jak i szczury wykonują każdego dnia – jest jednym z takich zachowań. Drżenie możemy z łatwością zauważyć obserwując ręce, nogi, palce, wąsy i ogony a także oczy (faza REM wzięła swoją nazwę właśnie od szybkich ruchów oczu). Przez lata ludzie uznawali, że drżenia są produktem ubocznym snów, stąd przekonanie że pies „goni króliki, biega” podczas snu. Dorośli również drżą podczas snu, ale odbywa się to zdecydowanie wolniej niż u dzieci.

drzenie1Ale co jeśli przyjmiemy, że drżenie ma funkcje które wykraczają poza sny. W badaniu przeprowadzonym na szczurzych niemowlętach – w wieku w którym drżenie podczas snu jest bardzo intensywne – okazało się, że mózg odmiennie przetwarza informacje zwrotne podczas drżenia i podczas ruchów powodujących przebudzenie.

Nauka o naszych kończynach

Praca opublikowana w Current Biology, daje podstawy dla przekonania, że drżenie przyczynia się do procesu, poprzez który uczymy się o naszych kończynach i sposobu kontrolowania ich. Mogą również pomóc nam zrozumieć czy i w jaki sposób drżenie wpływa na nasze systemy sensoryczne i motoryczne na przestrzeni całego życia – gdy nasze ciało rośnie, gdy tracimy i przybieramy na wadze, a także gdy odzyskujemy siły po urazie czy chorobie.
W ciągu ostatnich dziesiątek lat, naukowcy poczynili ogromne postępy aby zrozumieć jak mózg reaguje na informacje sensoryczne z drżenia kończyn. Zważywszy na fakt, iż kiedyś uznawano że mózg blokuje te informacje zwrotne, teraz już wiemy, że setki tysięcy drgań produkowanych każdego dnia przez śpiące niemowlęta szczurów wywołują podobne ilości aktywności mózgu.
Nasza hipoteza opiera się na stwierdzeniu, że drżenie ciała jest sposobem w jaki mózg bada ciało, co można porównać do sonaru używanego przez okręty podwodne: mózg zbiera informacje zwrotne i przetwarza je aby stworzyć mapę świata zewnętrznego. Co za tym idzie, może drżenie również pomaga podczas mapowania mózgu szczurzego niemowlęcia.

Dziwny fenomen

Wszystko się zgadza, ale wciąż rozważamy bardzo dziwny fenomen, którego nie byliśmy w stanie wytłumaczyć: jak to jest, że drżenie wywołuje znaczącą aktywność mózgu, a podobne (a nawet bardziej wyraźne) ruchy kończyn na jawie nie.
Aby wyjaśnić jak rozwiązaliśmy ten paradoks, ważne jest abyśmy zdawali sobie sprawę z tego, że wszystkie zwierzęta, również ludzie, stale monitorują wykonywane przez siebie na jawie ruchy. Oprócz poleceń mechanicznych, które wytwarzają ruchy kończyn, nasz mózg wysyła sygnały wtórne – kopie tych poleceń mechanicznych – do innych części mózgu i w ten sposób może śledzić informacje płynące z ruszających się kończyn.
Mówiąc wprost – gdy powodujemy ruchy kończyn, takie jak machanie rękami oczekujemy w odpowiedzi odczucia, które będzie odpowiedzią na ruch ręki. Kontrastowa sytuacja jest w przypadku gdy ktoś porusza naszą ręką za nas – nie oczekujemy wynikających z tego wrażeń, a jeśli już to są one zupełnie inne.

Te dwa rodzaje ruchów – pierwszy jest wykonywany przez nas, drugi przez kogoś – powodują zupełnie różne odczucia i są sednem tego co to znaczy być autonomiczną jednostką.

Tak więc, zaczęliśmy się zastanawiać, co jeśli informacja zwrotna drżenia kończyn jest przetwarzana tak jakby kopia polecenia mechanicznego nie była produkowana przez mózg? Bazując na tym, co wiemy z badań przeprowadzanych na świerszczach, elektrycznych rybach i małpach, możemy przypuszczać, że brak wtórnych kopii motorycznych tworzonych przez mózg podczas drżenia kończyn, umożliwia aktywowanie mózgu poprzez wytwarzanie konkretnego odczucia. A ponieważ kopie ruchów mechanicznych połączone są z ruchami powodującymi budzenie, możemy przypuszczać, że organizm filtruje odczucia poruszających się kończyn.

Aby zbadać to założenie, musieliśmy znaleźć sposób w jaki moglibyśmy manipulować oczekiwaniami młodych szczurów kiedy poruszały kończynami. Wyniki były jasne: kiedy oszukiwaliśmy szczurki ruszając ich kończynami wbrew ich oczekiwaniom, ruchy wywoływały dużą aktywność mózgową co widzieliśmy po gwałtownych ruchach. A kiedy ruchy kończyn były wykonywane w sposób naturalny, bez naruszania woli szczurków, powodowało to bardzo małą aktywność mózgu, tak jak w przypadku ruchów powodujących przebudzenie.

Wyniki te pomagają nam zrozumieć, jak drżenie kończyn przyczynia się do rozwoju jednostki. Oznacza to, że drgania kończyn są traktowane inaczej niż ruchy powodujące przebudzenie, a odczucia związane ze drżeniem kończyn nie są filtrowane. Zamiast tego, drżenie prowadzi bezpośrednio do aktywności mózgu, która jest niezbędnym elementem plastyczności mózgu czyli zdolnością mózgu do zmian. Gdyby nasze ustalenia okazały się być inne, byłoby niezwykle trudno uwierzyć, że drżenie nie odgrywa żadnej funkcjonalnej roli rozwijającego się mózgu. Mamy jeszcze wciąż wiele do odkrycia i nauczenia się o specyfice mózgu, jego zdolnościach rozwojowych, naprawczych i utrzymywania w dobrej kondycji. Mamy też jeszcze wiele do odkrycia na temat drżenia kończyn u ludzi i sposobu w jakim zmienia się to na przestrzeni całego życia. Ale już teraz wiemy, że drgania kończyn nie są po prostu odzwierciedleniem ruchów powodujących przebudzenie. Są czymś zupełnie innym.

Autorzy: Mark Blumberg, Alexandre Tiriac, Carlos Del Rio-Bermudez
Tłumaczenie: Anna Nocny

Źródło: http://theconversation.com/twitching-in-your-sleep-is-more-about-mapping-the-brain-than-chasing-rabbits-32458