Pētnieki pirmo reizi ir spējuši stundām ilgi novērot guļošu cilvēku acu zīlīšu uzvedību. Paskatoties zem plakstiņiem, ir parādījies, ka miega laikā smadzenēs notiek vairāk, nekā tika uzskatīts iepriekš.
Kad cilvēki guļ, viņu acis parasti ir aizvērtas. Taču zem aizvērtajiem plakstiņiem uz priekšu un atpakaļ ripo ne tikai acs ābols: pētījuma vadītāju Karolīnas Lustenbergeres, Sāras Meisneres un Nikolas Venderotas vadītie pētnieki no ETH Cīrihes Neirālās kustību kontroles laboratorijas ir novērojuši, ka zīlītes izmērs miega laikā pastāvīgi svārstās. Dažreiz tā ir lielāka, dažreiz mazāka, dažreiz tā mainās dažu sekunžu, dažreiz dažu minūšu laikā.
"Šī dinamika atspoguļo uzbudinājuma stāvokli jeb drīzāk aktivācijas līmeni smadzeņu reģionos, kas ir atbildīgi par miega un nomoda regulēšanu," saka Lustenbergers. "Šie novērojumi ir pretrunā ar iepriekšējo pieņēmumu, ka miega laikā uzbudinājuma līmenis ir principiāli zems."
Drīzāk zīlīšu svārstības liecina, ka smadzenes pat miega laikā pastāvīgi svārstās starp augstāku un zemāku aktivācijas līmeni. Jaunie atklājumi arī apstiprina cilvēkiem to, ko citas pētnieku grupas nesen atklāja pētījumos ar grauzējiem: arī viņiem ir lēnas aktivācijas līmeņa svārstības (tehniski pazīstamas kā uzbudinājums). ETH pētnieku pētījums tikko publicēts žurnālā Nature Communications.
Tā kā dziļi smadzeņu reģioni smadzeņu stumbrā kontrolē aktivācijas līmeni, ir bijis grūti tieši izmērīt šos procesus cilvēkiem miega laikā. Esošās metodes ir tehniski sarežģītas un šajā kontekstā vēl nav izveidotas. Tāpēc ETH pētnieku pētījums balstās uz zīlīšu izmēra mērīšanu. Ir zināms, ka zīlītes norāda aktivācijas līmeni nomoda stāvoklī. Tādējādi tās kalpo kā dziļāku smadzeņu reģionu aktivitātes marķieri.
Lai pētītu acu zīlīšu izmaiņas guļošiem cilvēkiem, ETH pētnieki izstrādāja jaunu metodi: pateicoties īpašai līmēšanas tehnikai un caurspīdīgam plāksterim, viņi spēja noturēt testa subjektu acis vaļā vairākas stundas.
"Mūsu lielākās bažas radīja tas, ka subjekti nevarēs gulēt ar vienu atvērtu aci. Taču tumšā telpā vairums cilvēku aizmirst, ka viņu acis joprojām ir atvērtas un viņi joprojām var gulēt," skaidro pētījuma vadošais autors Manuels Karro Domingess, kurš izstrādāja šo mērīšanas metodi.
Datu analīze parādīja, ka zīlīšu dinamika ir saistīta ne tikai ar dažādiem miega posmiem, bet arī ar specifiskiem smadzeņu aktivitātes modeļiem, piemēram, miega vārpstiņām un izteiktiem dziļā miega viļņiem – smadzeņu viļņiem, kas ir svarīgi atmiņas nostiprināšanai un miega stabilitātei. Turklāt pētnieki atklāja, ka smadzenes reaģē uz skaņām atšķirīgi atkarībā no aktivācijas līmeņa, kas atspoguļojas zīlīšu lielumā.
Galvenais aktivācijas līmeņu regulators ir neliels smadzeņu stumbra reģions, ko sauc par locus coeruleus . Zinātnieki dzīvniekiem ir pierādījuši, ka šis reģions ir svarīgs miega stadiju un pamošanās regulēšanai. Tomēr ETH pētnieki šajā pētījumā nevarēja pierādīt, vai locus coeruleus ir tieši atbildīgs par zīlīšu izmaiņām. "Mēs vienkārši novērojam zīlīšu izmaiņas, kas saistītas ar smadzeņu aktivācijas līmeņiem un sirds aktivitāti," skaidro Lustenbergers.
Turpmākajā pētījumā pētnieki plāno farmakoloģiski ietekmēt locus coeruleus aktivitāti un izpētīt, kā tas ietekmē zīlīšu dinamiku. Viņu mērķis ir noteikt, vai šis smadzeņu reģions patiešām ir atbildīgs par zīlīšu kontroli miega laikā un kā tā aktivācijas līmeņa izmaiņas ietekmē miegu un tā funkcijas.
Izpratne par zīlīšu dinamiku miega laikā varētu sniegt arī svarīgas norādes miega traucējumu un citu slimību diagnosticēšanai un ārstēšanai. Tāpēc pētnieki vēlas izpētīt, vai zīlīšu izmaiņas miega laikā var sniegt norādes par aktivācijas sistēmas traucējumiem. Tie ietver tādus traucējumus kā bezmiegs, posttraumatiskā stresa traucējumi un, iespējams, Alcheimera slimība. "Šīs ir tikai hipotēzes, kuras mēs vēlamies pētīt nākotnē," saka miega pētnieks.
Vēl viens mērķis ir padarīt tehnoloģiju izmantojamu ārpus miega laboratorijām, piemēram, slimnīcās. Tur tā varētu palīdzēt uzraudzīt komas pacientu pamošanos vai precīzāk diagnosticēt miega traucējumus. Tādējādi zīlīte kā logs uz smadzenēm varētu pavērt jaunas iespējas miega medicīnā un neirozinātnē.
oriģinālās publikācijas
Carro-Domínguez M, Huwiler S, Oberlin S, Oesch TL, Badii G, Lüthi A, Wenderoth N, Meissner SN, Lustenberger C: Zīlīšu izmērs atklāj uzbudinājuma līmeņa svārstības cilvēka miegā, Nature Communications 16. sējums, raksta numurs: 2070 (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57289-5
Lasīt arī
Plastifikatori bojā smadzenes | Pugnalom
Komandas darbs acī: Nosakot kontrastus un kustības, nervu šūnas darbojas kopā | Pugnalom
