당신이 마침내 잠들기 전에 당신이 하루, 밤, 그리고 다른 날 동안 깨어있을 때 당신의 두뇌 내부에서 어떤 일이 일어날 지 궁금해 한 적이 있습니까? 글쎄, 우린 방금 알아 냈어.

이되었습니다 수년 동안 알려져있다. 우리가 얼마나 졸리는 지, 숫자를 더하고주의를 기울이며 일하는 기억 과제를 수행하는 것이 얼마나 오래 깨어 있었는지와 시간에 달려 있는지에 달려 있습니다. 일반적으로 우리가 2 일 (하루, 밤, 그 다음 날)에 깨어 있으면 첫 16 시간이 깨어납니다. 성능은 좋으며 많이 변하지 않습니다.

그러나 우리가 호르몬 멜라토닌의 상승에 의해 나타난 바와 같이 "생물학적 야간"으로 들어가면, 성능은 빠르게 악화되고 다음날 아침 6-8am 부근에서 최소값에 도달합니다. 둘째 날에는 퍼포먼스가 조금 좋아졌지만 (여전히 낮 1도보다 훨씬 낮을 수 있음), 숙면을 취한 후 정상 수준으로 돌아갑니다.

이 공연 시간표의 핵심 특징은 깨어있는 시간을 기준으로 선형 적으로 악화되지 않지만 대신 시간에 따라 조정된다는 것입니다. 실제로, 우리는 실제로 "시간"이 아니라 "수분 손실의 효과를 일으키는"내부 생물학적 시간 "이라는 것을 알게되었습니다. 행동 수준에서 뇌 기능은 일일 주기성과 수면 항상성의 결합 된 효과, 즉 잠에서 깨어나고 흩어지는 수면 압력에 의해 결정됩니다.

생체 리듬

생체 리듬은 행동 및 생리학의 여러 측면에서 관찰 될 수 있으며 뇌 및 신체의 거의 모든 세포에서 일주기 시계에 의해 생성됩니다. 지역적으로,이 리듬 생성됨 유전 정보를 표현하는 클록 유전자에 클록 단백질의 피드백 루프가 연결되어 단백질로 변환된다.

뇌 시계를 포함하여이 모든 시계는 시상 하부의 시각 상 교감 신경 (suprachiasmatic nucleus)이라고 불리는 뇌 영역에 위치한 중앙 감독 / 지휘자에 ​​의해 동기화됩니다. 이 두뇌의 영역은 또한 피와 타액에서 멜라토닌의 리듬을 유도합니다.

그렇다면이 일 주기성 리듬과 수면 항상성의 결합 된 작용은 어떻게 작용합니까? 음, 생물학적 일 동안 circadian 시계는 하루가 진행됨에 따라 강해지고 밤에는 최대 강도에 도달하는 신호를 알리거나 깨우기 위해 신호를 생성합니다. 이것은 조금 역설적 인 것처럼 보일지 모르지만, 수면 압력은 우리가 깨어있는 시간이 길어질수록 높아 지므로이 신호는 하루가지나면서 더 강해 져야합니다. 그래서 우리는 경계해야합니다.

그러나 우리가 생물학적 인 밤으로 들어갈 때, 생체 신호를 증진시키는 각성은 소멸하고 6-8am 주변에서 최대 강도의 수면 촉진 신호로 바뀝니다. 다시 말하지만, 이것은 약간 역설적 인 것처럼 보일 수 있지만 우리가 밤에 잠을 자면 평상시에는 수면 압력이 사라지면 6 ~ 7 시간 후에도 수면을 촉진하는 신호로 계속 잘 수 있기 때문에 편리합니다.

그러나 우리가 밤과 그 다음날 깨어있을 때 문제가 발생합니다. 우리가 깨어 있기 때문에 밤 동안 수면 압력은 높게 유지되고 심지어 증가합니다. circadian 신호는 더 이상이 압력에 반대하고 우리는 깨어 있고 수행하기 위해 투쟁합니다. 다음날, 우리가 잠든 지 아닌지를 계속 확인하는 일주기 시계는 깨어있는 신호를 다시 보급하기 시작하므로 약간의 수행과 깨우기가 더 쉬워집니다.

이것은 뇌에서 어떤 모습입니까?

이것은 모두 좋고 좋으며 의미가 있습니다. 사실,이 작업 모델은 행동에 관해서 우리가 보았던 것으로부터 널리 받아 들여지고 있습니다. 그러나 인간의 두뇌 내에서 생체 리듬과 수면 항상성의 결합 된 작용은 어떻게 생겼습니까?

Liege 대학과 Surrey 대학의 연구원 팀은 기능적 자기 공명 영상 (fMRI)을 사용하여 33 사람들의 뇌를 스캔했습니다.이 뇌 기능은 뇌 전체의 신경 활동 수준을 자세하게 보여줍니다. 2 일간의 회복 수면을 따르십시오. 우리는 또한 멜라토닌 수치를 측정하여 개체 간 생물학적 시간을 잘 나타내었다. 우리의 결과는 과학에 게시 됨.

각 참가자에 대해 간단한 반응 시간 작업을 수행하는 동안 13 뇌 이미지를 얻었습니다. 저녁과 아침에 이전에 관찰 된 급격한 변화로 특징 지어지는 시간대에 수면 박탈 동안 12 개의 뇌 영상이 수집되었습니다. 회복 된 수면 후에 13 번째 이미지를 찍었습니다.

여러 뇌 영역, 특히 피질 하부 영역 (시상 하부, 대뇌 피질에 정보를 전달하는 주요 중심)에서의 활동은 24 시간의 리듬 (일주기) 패턴을 따라 놀랍게도 뇌 영역에 따라 달라졌습니다. 다른 뇌 영역 - 특히 뇌를 포함한 전두엽 영역 고차 결합 영역 - 깨어 난 후 활동이 감소하고 수면을 취한 후 수면 부족 수준으로 돌아온 것을 나타냅니다. 일부 뇌 영역은 리듬 패턴과 시간의 깨어남과 결합 된 패턴을 나타 냈습니다.

더욱 놀라운 사실은 수면 장애가 뇌 활동에 미치는 영향이 참가자가 간단한 반응 시간 작업을 수행 할 때보다 복잡한 메모리 의존 작업에 비해 훨씬 더 널리 퍼졌습니다.

이것이 의미하는 바는 다양한 뇌 영역이 수면 장애와 24 시간 리듬에 의해 다르게 영향을받는 것으로 보이며 전반적인 결과는 이러한 영향의 보급뿐만 아니라 이러한 영향의 유사성과 지역적 특성을 보여줍니다.

뇌 반응의 다양성은 뇌가 수면 손실에 반응하는 메커니즘이 얼마나 복잡한지를 보여줍니다. 뇌가 밤낮으로 어떻게 성능을 유지하는지 이해하는 데 도움이됩니다. 이러한 결과는 교대 근무자와 매우 오랜 시간 일하는 사람들이 특히 조기 아침 시간에 관심을 기울이고 자신의 직업에 집중하기 위해 고심하는 것을 안심시킬 수 있습니다. 그렇습니다, 당신의 뇌는 낮보다 야간에 달라질 것입니다. 그들은 또한 당신이 늦게 일하는 경우, 그것을 감싸고 잠을 자고 아침에 다시 시작하는 것이 더 나을 것이라고 제안합니다.

정신 질환과 신경 퇴행성 질환의 많은 증상이 왜 쇠퇴하고 왜 쇠퇴 하는지를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 수 있으며, 잠을 자지 않은 채 이른 아침에 우리는 주의력을 유지하기 위해 애쓰는 반면 저녁에는 문제가되지 않습니다.

저자에 관하여

Derk-Jan Dijk, 수면 및 생리학 교수 및 Surrey 수면 연구 센터 소장, 써리 대학

Cyclotron Research의 연구 책임자 인 Pierre Maquet은 " 리에 주 Universite de Liège

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