Zen
МОСКВА, 8 ноября. Математический метод, который можно использовать для изучения взаимодействия ритмов коры головного мозга, предложили ученые Саратовского университета. По мнению авторов, это поможет выяснить, насколько они различаются в разные фазы сна в норме и при патологии, что в свою очередь позволит лучше понять механизмы работы центральной нервной системы. Результаты опубликованы в «EPJ — Special Topics».
Ритмы коры головного мозга стали известны около века назад, но до сих пор остается загадкой, какие биофизические механизмы их запускают и каким целям они служат, рассказал один из авторов исследования, ассистент кафедры физики открытых систем Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского (СГУ) Герман Гюйо.
В последнее десятилетие появилось много исследований, связывающих различные ритмы с вниманием, восприятием, обучением и памятью, а также с двигательным поведением. Альфа-волны появляются, например, в состояниях покоя, мышечной релаксации и при закрытии глаз, и, наоборот, блокируются при концентрации. Бета-волны выражены в состояниях активного бодрствования, при интенсивной умственной деятельности и при эмоциональном возбуждении. Гамма-волны регистрируются при концентрации и выполнении когнитивных функций. Динамика в дельта- и тета-диапазонах характерна для разных стадий сна.
Помимо изучения волн по отдельности, ученые пытаются понять, как они взаимодействуют. В частности, была предложена концепция сетевых взаимодействий ритмов коры головного мозга, согласно которой физиологические состояния невозможно полностью описать, сосредоточившись только на отдельных ритмах, а необходимо анализировать координацию между ритмами мозга как сложную сеть.
По словам ученых из Саратовского государственного университета, полученные ими результаты служат дополнительным подтверждением концепции сетевых взаимодействий.
«
&»Мы предложили оригинальный метод анализа экспериментальных данных. Нашей целью было выяснить, как устроен мозг, как он работает и как взаимодействуют между собой его отделы. Существует теория, что каждый отдел отвечает за одну &»задачу&», например, затылочный отдел контролирует зрение, височный отдел — речь. Но есть и другая теория, согласно которой отделы связаны, и у каждой функции есть своя нейронная сеть, которая распределена по нескольким отделам мозга», — рассказал Гайо.
В исследовании использовались сигналы с электрокортикограмм мышей до и после однодневной депривации сна и методы анализа координации корковых ритмов мозга, основанные на изучении их корреляций.
Авторы полагают, что полученные результаты могут помочь в разработке методов диагностики нарушений сна и связанных с ними заболеваний. В будущем они могут помочь повысить эффективность лечения расстройств сна.
В дальнейших планах коллектива — совершенствование методов анализа координации ритмов мозга с учетом специфики экспериментальных данных и накопление информации об особенностях перекрестной связи ритмов при различных физиологических состояниях, в том числе при патологии.
Работа выполнена учеными Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского при участии Научно-образовательного математического Центр «Математика будущих технологий» при поддержке гранта Российского научного фонда №24-22-00015. Исследование согласуется со стратегическими проектами СГУ в рамках федеральной целевой программы «Приоритет-2030».