Мозг новорожденного гудит от активности. Днем и ночью он обрабатывает сигналы со всего тела, от распознавания изгибов пальцев рук и ног ребенка до звука мамы или папы.
Хотя многое из того, как работает и развивается мозг младенца, остается загадкой, исследователи из Университета Айовы говорят, что они открыли новый способ связи между двумя относительно удаленными регионами. И оказывается, что сон – ключ к общению.
Когда две области мозга взаимодействуют друг с другом, их ритмы часто синхронизируются. Один хорошо известный ритм мозга, тета-ритм, наиболее тесно связан с гиппокампом, областью переднего мозга, важной для консолидации воспоминаний и навигации, среди других функций. В экспериментах с детенышами крыс исследователи впервые показали, что гиппокамп колеблется синхронно с красным ядром, структурой ствола мозга, которая играет важную роль в моторном контроле. Важно отметить, что гиппокамп и красное ядро синхронизируются почти исключительно во время REM (активного) сна.
Крысы и люди проводят большую часть своей ранней жизни в фазе быстрого сна. У новорожденных людей восемь часов в день занят только быстрым сном. А поскольку мозг крысы и человеческий мозг имеют одинаковую базовую структуру, исследователи пользовательского интерфейса считают, что такая же связь между одними и теми же регионами, вероятно, происходит у человеческих младенцев. Они также подозревают, что нарушение этой связи может способствовать нарушениям моторного контроля, которые часто сопровождают такие расстройства, как аутизм и шизофрения.
"Наши результаты предоставляют возможный путь к пониманию раннего возникновения двигательных проблем у младенцев. Поскольку мы обнаружили, что связь между гиппокампом и красным ядром происходит в основном во время быстрого сна, нарушение нормального сна в раннем младенчестве может помешать укреплению коммуникационных связей между передним мозгом и структурами ствола мозга," говорит Марк Блумберг, профессор факультета психологии и мозговых наук и автор-корреспондент об исследовании, опубликованном в журнале Current Biology.
"Мы считаем, что эта работа открывает новые двери для решения множества важных вопросов, которые в значительной степени игнорировались," Блумберг говорит.
Карлос Дель Рио-Бермудес, стипендиат программы Фулбрайта, который присоединился к лаборатории Блумберга для получения докторской степени, говорит, что он был удивлен результатами.
"Хотя о тета-ритме в гиппокампе и других структурах переднего мозга известно много, никто, похоже, не подозревал, что он также может участвовать в коммуникации между гиппокампом и структурой ствола мозга, такой как красное ядро," Дель Рио-Бермудес говорит.
По словам Блумберга, это открытие подтверждает идею о том, что быстрый сон важен для раннего развития мозга и что ритмы мозга играют важную роль в этом процессе.
Исследователи отмечают, что красное ядро младенца и другие подобные структуры в значительной степени способствуют двигательному контролю в период развития, когда другие структуры мозга, включая моторную кору, все еще развиваются.
Учитывая много общего в мозге и поведении детенышей крыс и людей, "было бы необычно, если бы подобные события не происходили и у нас," Блумберг говорит.