مغز در حین خواب به چه چیزی فکر می‌کند؟

به طور معمول ما یک سوم از زمان خود را می‌خوابیم. ولی سئوال اینجاست که در این مدت طولانی مغز چه کاری انجام می‌دهد؟ محققان در دانشگاه ژنو (UNIGE) با استفاده از فن‌آوری هوش مصنوعی توانسته‌اند تا با رمز‌گشایی فعالیت‌های مغزی در حین خواب نگاهی به آنچه که به آن در خواب فکر می‌کنیم بیاندازند. با ترکیب تصویر برداری fMRI و الکتروآنسوفالوگرافی EEG، تیم پژوهشی شواهد بی‌نظیری مبنی بر طبقه‌بندی صد‌ها‌هزار اطلاعاتی که در طول روز توسط مغز پردازش شده بود،  در شب به دست آورند. به طور قطع شب‌ها که هیچ تحریک بیرونی برای مغز وجود ندارد، مغز می‌تواند تمام خاطره‌ها را به منظور حفظ مفید‌ترین آنها مجددا ارزیابی کند. برای این کار مغز بین نواحی مختلف خودش ارتباط‌هایی برقرار می‌کند و علاوه بر این با اختصاص دادن پاداش‌ برای اطلاعات خاص، مغز به ذخیره‌سازی خاطره‌ها برای مدت زمان طولانی تشویق می‌شود. این نتایج که در مجله Nature Communications آورده شده است برای اولین بار دریچه‌ای به سمت ذهن انسان در خواب باز می‌کند.

در غیاب ابزارهایی که توانایی ترجمه کردن فعالیت‌های مغز در حین خواب را داشته باشد، محتوای افکار ما در زمان خواب کاملا غیر‌قابل دسترس باقی می‌ماند. ما نکته‌ای که ما دقیقا می‌دانیم این است که خوابیدن نقش بسیار مهمی در تحکیم حافظه و مدیریت عاطفی و هیجانی بر عهده دارد: زمانی که ما می‌خوابیم، مغز ما خاطره‌های ساخته شده در طول روز را مجددا فعال می‌کند و به این روش به ما کمک می‌کند تا هیجان‌های خود را تنظیم کنیم. ویرجین استرپنیش، یکی از محققین اصلی این پژوهش و آزمایشگاه پروفسور سوفی شوارتز در دپارتمان علوم پایه اعصاب در دانشگاه پزشکی ژنو می‌گوید: " برای پیدا کردن اینکه کدام یک از ناحیه‌های مغز در حین خوابیدن فعال هستند، و به منظور کشف اینکه این ناحیه‌ها چگونه به ما اجازه تحکیم کردن حافظه را می‌دهند، دستگاه رمزگشایی که قادر است تا فعالیت مغز در حین خواب عمیق را کشف کند به وجود آوردیم. به صورت ویژه ما می‌خواستیم بررسی کنیم که تا چه حد احساس‌ها و هیجان‌های مثبت در این فرایند نقش بازی می‌کنند"

زمانی که ما در خواب عمیق هستیم، هیپوکامپ – ساختاری در مغز در قسمت گیجگاهی که محل نگهداری اتفاق‌های اخیری است که به وقوع پیوسته است – اطلاعات را که در طول روز ذخیره کرده است به قشر کورتکس مغز باز می‌گرداند. در این بین، بین این دوقسمت مغز مکالمه‌های صورت می‌گیرد که اجازه تحکیم حافظه از طریق بازپخش اتفاق‌هایی که در طول روز به وجود آمده است و سپس تقویت لینک نورن‌های‌ ارتباطی بین این قسمت را می‌دهد.

ترکیب MRI، EEG و هوش مصنوعی

برای انجام این پژوهش، محققین داوطلب‌ها را در اوایل بعد از ظهر در دستگاه MRI قرار دارند و از آنها خواستند تا دو بازی‌ ویدئویی انجام دهند –بازی تشخیص چهره  و یک مارپیچ 3 بعدی بود که باید می‌بایست راه خروج را پیدا کنند – دلیل انتخاب این بازی‌ها این بود که مناطق مختلفی از مغز را فعال می‌کردند و به همین دلیل شناسایی و تشخیص تصویر‌های MRI آسان‌تر می‌شد. در ضمن بازی‌ها بدون اطلاع شرکت‌کنندها به شکلی دستکاری شده بودند که فقط امکان حل یکی از مسائل وجود داشت و در حقیقت امکان برد فقط در یکی از بازیها وجود داشت ( نیمی از شرکت‌کننده‌ها در یکی از بازی‌ها برنده می‌شدند و نیمی دیگر در بازی دیگر)، تا مغز بتواند به دلیل بردن بازی احساس مثبتی نسبت به این مطلب ثبت کند.

بعد از این کار شرکت‌کننده‌ها برای مدت یک تا دو ساعت در دستگاه MRI خوابیدند – به اندازه طول چرخه خواب- و در حین خواب فعالیت مغزشان مجددا ضبط شد. سوفی شوارتز می‌گوید: " ما EEG، که وضعیت خواب را اندازه‌گیری می‌کند و fMRI، که از فعالیت مغز هر دو ثانیه یک بار تصویر‌برداری می‌کند را با هم ترکیب کردیم و در نهایت با استفاده از " رمزگشای نورونی" برای تعیین اینکه آیا فعالیتی از مغز که در طول بازی کردن شرکت‌کننده‌ها مشاهده شد در طول خواب هم ناگهان مشاهده می‌شود یا خیر استفاده شد." 

حتی در زمان خواب، مغز پاداش را دوست دارد

با مقایسه تصویر‌های به دست آمده از  MRI مرحله‌های خواب و بیداری، دانشمندان مشاده کردند که در حین خواب عمیق، الگوهای فعال‌سازی مغز بسیار شبیه به الگوهای ضبط شده در حین بازی کردن بود. به گفته ویرجین استِرپِنیش: " آنچه به وضوح اتفاق افتاد این بود که در حین خواب مغز با توجه نواحی که در حین بیداری فعال شده بودند، بازی‌ای که در آن پیروز شده بود را مجددا بازآفرینی کرد، نه بازی‌ای که در آن بازنده شده بود . به محض اینکه شما به خواب می‌روید، فعالیت مغزی تغییر می‌کند. به تدریج، شرکت‌کننده‌ها شروع به این فکر می‌کنند که دوباره در مورد بازی فکر کنند، و تقریبا همه شرکت‌کننده‌ها زمانی که به خواب رفتند در مورد بازی‌ای که در آن برنده شده بودند فکر می‌کردند. "

دو روز بعد، از شرکت‌کننده‌ها یک آزمون حافظه گرفته شد: آزمونی برای شناسایی چهره‌هایی که در بازی دیده بودند و از طرف دیگر آزمونی برای پیدا کردن نقطه شروع در مارپیچ. باز هم نتایج نشان داد که در منطقه‌هایی از مغز که به بازی‌ای مربوط بود که در حین خواب آن منطقه‌ها فعال شده بودند، حافظه عملکرد بهتری از خود نشان می‌داد. بنابراین، حافظه‌ای که با یک پاداش تداعی شود نسبت به یک حافظه خلق‌الساعه احتمال بیشتری دارد که در حین خواب فعال شود. با این کار، پژوهشگران دانشگاه ژنو دریچه تازه‌ای به سمت مطالعه مغز در حین خواب و فعالیت‌های خارق‌العاده‌ای که هر شب انجام می‌دهد، باز کردند.

منبع خبر:
Virginie Sterpenich, Mojca K. M. van Schie, Maximilien Catsiyannis, Avinash Ramyead, Stephen Perrig, Hee-Deok Yang, Dimitri Van De Ville, Sophie Schwartz. Reward biases spontaneous neural reactivation during sleep. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-24357-5
لینک خبر:
https://www.sciencedaily.com/releases/2021/07/210715124527.htm