Размер ученика предлагает окно для открытия глаз в глубокий сон

Новое исследование показывает, что глубокий сон коррелирует с меньшим размером зрачка у мышей.

Источник: Петр Новак / Википедия

Общеизвестно, что размер зрачка колеблется в ответ на яркость и темноту во время бодрствования. Что менее известно, так это то, что размер зрачка также регулируется автономной нервной системой (ANS) в ответ на различную степень возбуждения, активность мозговой волны и корковые состояния.

Например, во время бедствия механизмы «борьбы или бегства» симпатической нервной системы (SNS) расширяют зрачки для оптимизации зрения перед лицом потенциальной опасности. И наоборот, когда пришло время «отдыхать и переваривать», парасимпатическая нервная система (ПНС) сжимает размер зрачка.

• Какие чувства могут маскироваться
• Сексуальное Нападение и Нейронаука: Тревожные Претензии против Факты
• Синестезия может спасти жизнь
• Анна Куинн: Когда Мемуары становятся фантастикой
• Сексуальная травма и зависимость от детства

Через объектив психофизиологии увеличенный размер зрачка запускается SNS как часть адренергической системы, которая питается адреналином. С другой стороны, ингибирующий ответ, модулированный PNS, уменьшает размер зрачка и управляется холинергической системой, которая использует ацетилхолин.

Холинергические средства «полагаются на ацетилхолин или связаны с ним». Вкратце, ацетилхолин изначально упоминался как «вагусстофф» или «блуждающее вещество», потому что блуждающий нерв вытесняет ацетилхолин, замедляя сердечный ритм и успокаивая нервную систему.

Ученые изучали, как вегетативная нервная система опосредует размер зрачка во время бодрствования в исследованиях человека и животных в течение десятилетий. Однако, поскольку сон происходит с закрытыми веками, исследователи не могли непосредственно наблюдать изменения диаметра зрачка на разных стадиях сна до настоящего времени. Современная инфракрасная технология, разработанная исследователями из Швейцарии в Женевском университете, недавно открыла новое окно для изменения размера зрачка во время сна.

• Преступность за нарушение обречена на неудачу
• Вьетнамские истории американских беженцев выиграют признание
• Чувство неуверенности? 12 Утешительные уроки из науки
• Почему расовое насилие удерживает нас в страхе
• Мать Анна Янг и Дом молитвы

16 ноября в журнале Current Biology было опубликовано новаторское швейцарское исследование «Связь с учеником с корковыми состояниями, защищающее устойчивость глубокого сна посредством парасимпатической модуляции» .

Художественная иллюстрация того, как размер зрачка мыши является окном в мозг, даже во время сна.

Источник: Даниэль Хубер / Université de Genève

Для этого исследования исследователи из Женевского университета использовали инфракрасную технику задней подсветки, чтобы точно измерить «зрачок» (размер зрачка) в сочетании с электрокортикограммой для измерения активности мозга и кортикальных состояний у спящих мышей.

Меньшие ученики = более глубокий сон

Исследователи обнаружили, что парасимпатическая нервная система приводит к изменениям размера зрачка во время глубокого сна с быстрым движением глаз (NREM). Ученые полагают, что меньший размер зрачка во время глубокого сна служит защитной функцией поддержания стабильности сна, даже если окружающий свет осветляется.

Примечательно, что исследователи также заметили, что изменения активности мозга и кортикальных состояний колебались в тандеме с изменениями диаметра зрачка на разных стадиях сна.

Как авторы пишут в аннотации исследования: «Наше исследование показывает, что размер зрачка является динамическим во время сна и тесно связан с различными состояниями сна. Чем глубже сон, тем больше сокращается зрачок. Эта связь в основном опосредуется с помощью парасимпатической системы и может обеспечить защитную функцию, блокируя визуальный ввод во время глубокого сна ».

Чтобы определить, как парасимпатическая нервная система модулирует размер зрачка во время сна, ученые использовали фармакологический антагонист для блокирования функции ацетилхолина на холинергических рецепторах.

В качестве другого независимого измерения парасимпатической роли «вагусстофф» в уменьшении размера зрачка исследователи также контролировали колебания частоты сердечных сокращений. Как объясняют авторы, «эти данные дополняют предыдущие сообщения, показывающие, что частота сердечных сокращений коррелирует с парасимпатической модуляцией, а также с кортикальной активностью во время сна NREM».

Это исследование имеет большое значение, поскольку в нем впервые выявляется сильная корреляция между кортикальными состояниями и размером зрачка во время глубокого сна, который до сих пор скрывался от зрения за закрытыми веками.

«Обычное высказывание о том, что« глаза – это окно к душе », может даже сохраниться за закрытыми веками во время сна», – заключил соавтор Özge Yüzgeç в своем заявлении. «Ученик продолжает играть важную роль во время сна, блокируя сенсорный вход и тем самым защищая мозг в периоды глубокого сна, когда воспоминания должны быть объединены».

Будущие исследования, проведенные командой Университета Женевы, будут изучать возможность использования их техники инфракрасного шиллиометрии в исследованиях человека. Неинвазивное отслеживание учеников могло бы дать свежую информацию о том, как парасимпатическая нервная система управляет изменениями размера зрачка и защищает стабильность глубокого сна у людей.

Рекомендации

Özge Yüzgeç, Марио Прша, Роберт Циммерманн, Даниэль Хубер. «Связывание размера зрачка с кортикальными состояниями защищает устойчивость глубокого сна через парасимпатический модулятор». (Опубликовано онлайн: 18 января 2018 г.) Текущая биология DOI: 10.1016 / j.cub.2017.12.049

Маргарет М. Брэдли, Розмари Г. Сапигао, Питер Дж. Ланг. «Симпатическая ANS-модуляция диаметра ученика в эмоциональном восприятии сцены: эффекты содержания, яркости и контрастности гедонов». Психофизиология (впервые опубликовано: 8 мая 2017 г.) DOI: 10.1111 / psyp.12890

Маргарет М. Брэдли, Лаура Микколи, Мигель А. Эскриг и Питер Дж. Ланг. «Ученик как мера эмоционального возбуждения и автономной активации». Психофизиология (2008) DOI: 10.1111 / j.1469-8986.2008.00654.x