Зачем людям и животным нужен сон

Ученые установили, почему сон необходим людям и животным. Согласно последнему исследованию Вашингтонского университета в Сент-Луисе, во время сна наш мозг возвращается к своим «стандартным настройкам», отклоняясь от активного состояния бодрствования.

Одна из предыдущих теорий предполагала, что во время сна восстанавливаются некие химические вещества, израсходованные в период бодрствования, но их точная природа оставалась неизвестной.

Ученые из области биологии и физики Вашингтонского университета предложили альтернативное объяснение. Они основывали свою гипотезу на принципе критичности — понятие, используемое в физике для описания состояния, находящегося на грани хаотичности и полной порядочности. Это состояние является оптимальным для работы сложной системы, включая мозг.

В предыдущем исследовании профессор физики Ральф Вессель и доцент биологии Кит Хенген изучили стремление мозга достичь состояния критичности. Физики считают, что это единственный известный режим обработки информации, который оптимизирует память, динамический диапазон и способность обрабатывать сложные модели.

Ученые создали лабораторию при университете, где у них была возможность длительного наблюдения за активностью нейронов in vivo в течение до 9 дней. В ходе экспериментов исследователям удалось отследить состояние критичности и его нарушения, такие как закрытие одного глаза, что приводило к ограниченной информационной нагрузке на мозг.

Используя эти данные, а также наблюдения коллег и многолетние расчеты физиков, изучающих критичность в других условиях, ученые смогли доказать, что этот режим позволяет миллиардам независимых нейронов эффективно взаимодействовать в нашем мозге.

Кит Хенген объяснил, что основная цель сна состоит в восстановлении оптимального вычислительного состояния. Таким образом, сон представляет собой решение проблемы на уровне системы.

Ранее мы рассказывали, почему почему зевание заразительно. Одна из теорий связана с зеркальными нейронами. Подробнее – здесь.