Das geheime Nickerchen des Gehirns: winzige Regionen ruhen, während du wach bleibst

BerlinWissenschaftler entdeckten, dass kleine Teile des Gehirns kurzzeitig ruhen können, während der Rest des Gehirns aktiv bleibt – und umgekehrt. Diese Erkenntnis stammt von Forschern der Washington University in St. Louis und der UC Santa Cruz. Mit fortschrittlichen Computerprogrammen untersuchten sie umfangreiche Daten zu Gehirnwellen.

Folgendes haben sie herausgefunden:

• Schlafzustände können durch neuronale Aktivitätsmuster, die nur Millisekunden dauern, erkannt werden.
• In kleinen Bereichen des Gehirns können Mikro-Nickerchen auftreten, während der Rest des Gehirns wach bleibt.
• Andererseits können auch kleine Teile des Gehirns während des Schlafs kurzzeitig erwachen.
• Dies stellt traditionelle Vorstellungen von klar abgegrenzten Schlaf- und Wachzuständen infrage.

Wissenschaftler haben bisher Schlaf- und Wachzustände durch langsame, langanhaltende Gehirnwellen identifiziert. Eine neue Studie hat jedoch gezeigt, dass diese Zustände auch durch schnelle Muster, die nur Millisekunden dauern, erkannt werden können. Diese Entdeckung ist revolutionär und eröffnet neue Forschungsmöglichkeiten für das Gehirn.

David Parks und Aidan Schneider, beides Doktoranden, untersuchten vier Jahre lang Daten von Mäusen. Die Mäuse trugen Headsets, die die Hirnaktivität in zehn verschiedenen Bereichen aufzeichneten. Sie sammelten eine große Menge an Daten und analysierten diese mit einem neuronalen Netzwerk. Dabei stellten sie fest, dass das Modell bereits nach wenigen Millisekunden der Daten erkennen konnte, ob die Mäuse schliefen oder wach waren. Dies deutet darauf hin, dass etwas sehr Schnelles passiert, das uns bisher unbekannt war.

Wir müssen unsere Denkweise über die Gehirnaktivität verändern. Die Erkennung von Schlaf- und Wachzuständen durch kleine, schnelle Muster zeigt, dass unser Gehirn komplexer ist als bisher angenommen. Dies könnte bei der Behandlung von Hirnerkrankungen wie neurodevelopmentalen und neurodegenerativen Störungen helfen.

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Könnten diese "flickers" Momente erklären, in denen wir unaufmerksam oder plötzlich ohne ersichtlichen Grund wachsam sind? Die Studie bemerkte, dass Mäuse während dieser Flicker innehalten oder zucken. Es wäre spannend zu erforschen, ob Menschen ähnliche Verhaltensweisen zeigen.

Die Forscher nutzten ein neuronales Netzwerk, um diese schnellen Muster zu identifizieren. Sie entfernten traditionelle Daten, um zu überprüfen, ob das Modell dennoch lernen könnte. Es funktionierte, was darauf hinweist, dass diese schnellen Muster entscheidend für das Verständnis des Schlafs sind. Dies legt nahe, dass die langsamen Wellen, die normalerweise untersucht werden, möglicherweise nur dazu dienen, diese schnellen Muster zu organisieren.

Diese Aktivitätsblitze widersprechen den üblichen Schlafmustern und entsprechen nicht den typischen Phasen von Wachzustand, Leichtschlaf und Tiefschlaf. Diese Entdeckung könnte dazu beitragen, mehr über Schlafstörungen zu erfahren und ist möglicherweise bedeutend für die Hirnforschung.

Diese Studie zeigt, dass das Gehirn schnell zwischen Schlaf- und Wachzuständen wechseln kann und verändert damit unser Verständnis dieser Zustände. Weitere Forschungen sind nötig, aber diese Entdeckung könnte für die Hirnforschung und Medizin von großer Bedeutung sein.