Cercetătorii dezvăluie dinamica energetică ascunsă a creierului în timpul somnului REM
Creierul nostru necesită o cantitate mare de energie comparativ cu celelalte organe. Totuși, acesta poate funcționa și atunci când resursele energetice sunt limitate, procesând informații folosind ceea ce are la dispoziție. Cum reușește creierul să aloce resursele energetice limitate în funcție de stările interne rămâne o întrebare esențială în neuroștiințe.
Somnul oferă o oportunitate valoroasă pentru a răspunde acestei întrebări. Deși somnul este asociat cu odihna, creierul rămâne extrem de activ, mai ales în timpul somnului cu mișcări oculare rapide (REM), o etapă strâns legată de visare și procesarea memoriei. Somnul REM este adesea denumit „somn paradoxal” deoarece corpul este în mare parte nemișcat, în timp ce activitatea creierului este asemănătoare cu cea din starea de veghe. O echipă de cercetători de la Universitatea Tohoku a descoperit acum un alt paradox în timpul somnului REM: deși aprovizionarea cu energie a creierului visător pare să crească, molecula energetică utilizată direct de neuroni scade. Rezultatele au fost publicate în Communications Biology pe 27 iulie 2026.
Ați simțit vreodată oboseala după un vis intens? Somnul poate părea liniștit, dar creierul este foarte activ – în special în timpul visării. „Am fost intrigat de acest paradox și am dorit să investigăm baza științifică din spatele oboselii cauzate de visare”, afirmă Ko Matsui, de la Universitatea Tohoku.
Pentru a înțelege mai bine, echipa a păstrat craniul șoarecilor transparent cu ajutorul unei rășini curabile cu UV, permițându-le să observe creierul în timpul somnului natural. Cu ajutorul imagisticii prin fluorescență pe câmp larg, au monitorizat fluctuațiile volumului sanguin cerebral ca indicator al aprovizionării cu „combustibil”, ATP neuronal ca moleculă energetică care alimentează neuronii și piruvatul astrocytic ca o moleculă cheie care leagă glucoza derivată din sânge de metabolismul energetic cerebral. Somnul non-REM este cunoscut pentru activitatea neuronală puternică în frecvența delta, dar fluctuațiile subtile în banda theta sunt, de asemenea, prezente. Cercetătorii au descoperit că aceste fluctuații în banda theta ar putea prezice schimbările volumului sanguin cerebral cu câteva secunde înainte, sugerând că creierul în somn își ajustează dinamica vasculară în funcție de activitatea neuronală în desfășurare și de cerințele metabolice.
Tranziția de la somnul non-REM la cel REM a prezentat un model diferit. Cu aproximativ 50 de secunde înainte de debutul clasic definit al somnului REM, volumul sanguin cerebral a început să crească. Această creștere a început în cortexul posterior și s-a extins înainte, sugerând un proces de pregătire metabolică la scară largă. După debutul somnului REM, piruvatul astrocytic a crescut, conformându-se cu o disponibilitate crescută a substratului sau cu o activitate glicolitică crescută a astrocyților. Paradoxal, însă, ATP neuronal a scăzut.
Mai multe mecanisme ar putea explica scăderea ATP-ului. Neuronii ar putea consuma cantități mari de ATP în timpul somnului REM pentru a susține reorganizarea sinaptică legată de memorie, comunicarea hipocamp-corticală sau tranzițiile mari ale circuitelor. Alternativ, transferul metabolic de la astrocyți la neuroni ar putea fi modificat sau producția de ATP mitocondrial ar putea suferi o schimbare. Cercetarea sugerează, de asemenea, un principiu mai amplu al calculului biologic. Spre deosebire de computerele convenționale, creierele animalelor funcționează sub constrângeri metabolice stricte. În loc să distribuie energia uniform, creierul ar putea redirecționa energia în funcție de starea comportamentală, de cerințele de memorie și de nevoile interne. „Înțelegerea modului în care creierul echilibrează aprovizionarea și consumul de energie ar putea ajuta la explicarea eficienței inteligenței biologice”, explică Yusuke Takahashi, cercetător principal. „Somnul REM ne oferă un exemplu natural al modului în care creierul își reorganizează economia energetică pentru a sprijini procesarea internă complexă.” Somnul este o funcție vitală care poate ajuta la consolidarea memoriei și la menținerea unei minți ascuțite a doua zi. Aceste descoperiri de cercetare despre energie și somn reprezintă un pas crucial în înțelegerea științei din spatele somnului și cum un somn de calitate nu este important doar pentru corp, ci și pentru minte.
