• Tuesday June 18,2019

Mencari Sandman

Anonim

Bill Diodato / Getty Images; kabus latar belakang oleh Soloma / Shutterstock

Hans Berger tidak dapat berbuat apa-apa kerana pistol lapangan yang besar melancarkan ke arahnya.

Pada tahun 1892, Jerman berusia 19 tahun telah mendaftar untuk perkhidmatan ketenteraan. Satu pagi musim bunga, sambil menarik meriam berat untuk sesi latihan, kuda Berger tiba-tiba melemparkannya ke tanah. Dia menyaksikan, tidak berdaya dan ketakutan, kerana artileri bergulir itu datang ke arahnya, hanya untuk berhenti pada saat-saat terakhir.

Pada masa yang sama, saudara perempuan Berger - yang jauh di kampung halamannya Coburg - telah dipukul oleh peringatan, suatu makna yang luar biasa bahawa sesuatu yang tragis telah menimpa abangnya. Dia memohon kepada ayahnya untuk menghantar telegram untuk memastikan dia OK. Berger terkejut dengan kebetulan. "Ia adalah satu kes telepati yang spontan, " dia kemudian menulis tentang kejadian itu.

Bertekad untuk memahami peristiwa itu dan apa yang dipanggilnya "tenaga psikik, " Berger mula belajar otak dan isyarat elektrik yang ia berikan semasa bangun tidur. Dalam ertikata, dia berjaya. Usaha beliau untuk merekodkan isyarat elektrik kecil yang melarikan diri dari otak dan riak di kulit kepala telah memberikan kita alat utama untuk belajar tidur, elektroencephalogram (EEG), atau, seperti yang dijelaskan oleh Berger, "semacam cermin otak. "

Pada tahun 1929, Berger menerbitkan penemuannya. Kerana yang lain melihat untuk meniru karya Berger, mereka menyedari bahawa EEG mendedahkan aktiviti elektrik semasa tidur juga. Berdasarkan tandatangan EEG, para penyelidik dapat menunjukkan terdapat beberapa tahap tidur yang berlainan, dan urutan dan masa mereka mendasari diagnosis banyak gangguan tidur. Tetapi dalam beberapa dekad pertama menggunakan EEG, terdapat satu tahap tidur yang tidak diketahui oleh seseorang.

Dalam Bilik Tidur

Semasa perjalanan kereta api panjang pada tahun 1940-an, Robert Lawson, seorang ahli fizik di University of Sheffield di UK, membuat pemerhatian yang menarik. Dia duduk di dalam kereta dengan seorang lelaki muda dan isterinya, dan ketika kereta itu bergegas, kedua teman lelakinya jatuh tertidur beberapa kali. Lawson mula mengumpul data, merakam kekerapan berkedip mata ketika rakan-rakan penumpangnya terbuka dan ketika mereka ditutup. "Subjeknya tidak menyedari bahawa mereka di bawah pemerhatian, " katanya menulis dalam surat ringkas kepada Nature pada tahun 1950. Dengan mata mereka terbuka, lelaki dan wanita itu berkedip kira-kira sekali setiap dua saat. Apabila mereka menutup matanya, Lawson dapat melihat kelopak mata mereka berkeringat pada frekuensi yang sama untuk satu masa. Kemudian, tiba-tiba, sekelip mata berhenti sama sekali, mencadangkan kepada Lawson bahawa peralihan dari bangun tidur tidak beransur-ansur tetapi tiba-tiba.

Nathaniel Kleitman - kemudian "penyelidik tidur paling terkenal di dunia" - baca pemerhatian kasual ini. Profesor University of Chicago kemudian memberi seorang pelajar siswazah bernama Eugene Aserinsky tugas mencari lebih banyak tentang berkelip. Dia menguburkan dirinya dalam kesusasteraan, dengan tujuan untuk menjadi "penyokong utama dalam bidang sempit itu."

Apabila Aserinsky mengayuh dengan peralatannya, dia sering disertai makmal oleh anak lelakinya, Armond. "Bangunan itu sudah tua dan gelap, " ingat Armond, kini seorang ahli psikologi klinikal yang berusia 70-an, tinggal di Palm Harbor, Florida. "Ia seperti sesuatu yang keluar dari filem-filem seram pada tahun 1930-an." Ini mungkin telah meletakkan biasa 8 tahun, tetapi untuk Armond, ini adalah masa yang menarik. Beliau tinggal di kampus dengan ibu bapanya dan kakaknya, dengan Universiti Chicago sebagai taman permainannya.

Lebih sering daripada tidak, Aserinsky akan melibatkan Armond muda dalam penyelidikannya, memantulkan idea-idea di luarnya, memintanya untuk membaca manuskrip atau menggunakannya untuk mengkalibrasi peralatan EEG. "Elektrik keluar dari otak anda, " katanya kepada anaknya, "dan mesin ini akan mengukurnya. Ia akan menjadi menarik untuk melihat apa yang dihasilkan semasa anda sedang tidur. "

EEG, seperti versi 1968 ini, dicipta untuk mempelajari isyarat otak.

Rudolf Dietrich / Ullstein Bild melalui Getty Images

Armond mengingati satu sesi khususnya. Ia adalah petang, dan dia berada di bilik tidur. Ia adalah ruang yang dilengkapi hanya dengan katil cotlike, dengan interkom sebagai satu-satunya cara komunikasi dengan dunia luar. Pada kulit kepala dan kelopak mata beliau adalah elektrod dengan wayar yang akan menghantar gelombang otaknya dan pergerakan bola matanya ke peralatan rakaman di luar. Diarahkan untuk berbaring dan cuba tidur, Armond - seperti seorang budak lelaki yang baik - melakukan seperti yang diberitahu kepadanya.

Satu jam atau lebih ke dalam tidurnya, bacaannya mencadangkan bola matanya tiba-tiba menjadi gila, menyentak dengan cepat dari kiri ke kanan. "Ayah saya bangun saya dan bertanya apa yang berlaku." Armond telah bermimpi. "Ada ayam berjalan melalui barnyard, " dia masih ingat 65 tahun kemudian.

Apabila kajian Aserinsky berkembang, subjek tidurnya muncul untuk memasuki keadaan yang berbeza. Membingungkan atas kertas yang dibuang keluar dari mesin - sehingga setengah batu kertas setiap sesi - Aserinsky mendapati bahawa terdapat masa apabila isyarat otak semasa tidur kelihatan hampir tidak dapat dibezakan dari isyarat semasa bangun. Dan walaupun bola mata mereka tercengang, subjeknya jelas masih tidur.

Ini dikenali sebagai pergerakan mata pesat, atau REM. Aserinsky dan Kleitman menulis penemuan-penemuan ini untuk Sains pada tahun 1953. Mereka begitu tertumpu pada mata, walaupun, mereka gagal melihat sesuatu yang penting. REM juga disertai oleh kehilangan otot yang menyeluruh di seluruh badan, yang paling mungkin menghalang anda daripada bertindak mimpi anda.

Nombor Tidur

Penemuan REM mengilhami kegelisahan penyelidikan. Graduan psikologi University of Chicago William Dement, yang akhirnya menjadi penyelidik tidur Stanford University ikonik, baru-baru ini mengerjakan perjalanan ke lingkaran Kleitman dan membantu Aserinsky dengan karyanya. Dia teruja dengan kemungkinan bahawa REM mungkin cara yang objektif untuk belajar bermimpi.

Dalam masa beberapa tahun, Dement dan Kleitman telah menghasilkan deskripsi berasaskan EEG mengenai tahap tidur malam yang sihat dan normal. Kesemua peringkat ini - 1, 2 dan 3 - secara kolektif disebut sebagai "non-REM" tidur. Kemudian, tiba-tiba, otak berlalu, seolah-olah melalui beberapa portal kognitif, ke dalam keadaan REM. A taufan aktiviti ocular menendang, bertahan beberapa minit sebelum otak kembali kepada relatif tidak REM tenang dan seluruh kitaran bermula lagi. Tempoh kitaran ini - dari permulaan peringkat 1 hingga akhir REM - biasanya berlangsung sekitar 90 minit dan mengulangi sepanjang malam.

"Saya percaya kajian tidur menjadi medan saintifik yang benar pada tahun 1953, ketika saya akhirnya dapat membuat semua malam, rekaman berterusan aktiviti otak dan mata semasa tidur, " tulis Dement. "Buat pertama kalinya, ia mungkin melakukan pemerhatian tidur yang berterusan tanpa mengganggu tidur."

Dement akhirnya mempunyai data mencukupi untuk mencadangkan otak manusia memerlukan masa impian kira-kira 80 minit setiap malam - dan jika tidak, ia cuba untuk mengejar. Ini menunjukkan REM melayani beberapa tujuan fisiologi penting yang penting untuk fungsi otak yang betul.

Ahli neurologi Austria dan pengasas psikoanalisis Sigmund Freud percaya mimpi mesti menjadi satu bentuk keinginan untuk memenuhi, mendedahkan penindasan dan keinginan seksual. Walaupun beberapa orang kini membeli dalam pemikiran Freudian seperti itu, satu kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa kebanyakan masih percaya ada makna yang dapat diperoleh dari mimpi.

James Holmes / Sumber Sains

Tetapi hobi yang popular ini mungkin membazir masa dan tenaga. Pada tahun 1950-an, Dement menghiasi isyarat EEG dari subjeknya dengan harapan dapat mencari fungsi REM dan, oleh itu, impian. Pada masa yang sama, Michel Jouvet di University of Lyon membuat penemuan menarik yang mencadangkan mimpi mungkin bukan raisin d 'être REM.

Apabila dia melepaskan otak kucing, menghilangkan lapisan luar tebal organ yang dipanggil korteks, di mana kebanyakan tindakan bermimpi dianggap berlaku, haiwan-haiwan itu masih tidur dengan sempurna, dengan kitaran tetap kedua-dua bukan REM dan REM. Ternyata REM mempunyai asal-usulnya di rantau kuno dari batang otak yang disebut pons.

Pemerhatian ini adalah di tengah-tengah artikel yang diterbitkan dalam American Journal of Psychiatry pada tahun 1977 oleh Allan Hobson dan Robert McCarley, kedua psikiatri di Harvard Medical School. Mereka mencadangkan REM bermula dengan semacam pengaktifan dalam pons, nadi bebas kandungan yang memperoleh makna hanya kerana ia merangsang melalui korteks, mensintesis imejan terang, plot plot gila dan emosi yang sengit. Urutan kejadian ini secara berkesan merendahkan impian untuk sesuatu yang menengah, mungkin tidak dapat dibayangkan.

Dalam Janji Tidur, Dementina menangkap intipati fenomena ini dengan analogi yang berkilauan:

Ia mungkin membantu memikirkan tingkap kaca berwarna. ... Cahaya putih, yang berwarna merata, memasuki satu sisi, tetapi apa yang keluar di sisi yang lain mempunyai corak warna pasti yang sering sangat bermakna. Seperti tetingkap kaca berwarna (yang merupakan penapis untuk cahaya), otak bertindak sebagai penapis yang mengenakan pesanan pada isyarat rawak yang melaluinya.

Mimpi Reptilia

Itu bukan untuk mengatakan para penyelidik dan doktor telah mencapai persetujuan tentang mengapa kita tidur. Mereka tidak berkesempatan. Walau bagaimanapun, tidur kemungkinan besar melakukan lebih daripada satu fungsi sahaja.

Sebagai contoh, satu idea ialah tidur berubah untuk menjimatkan tenaga - hipotesis bahawa Jerry Siegel, seorang penyelidik tidur di University of California, Los Angeles, merujuk sebagai "tidak aktif dalam penyesuaian." Sesetengah orang telah membalas dengan menunjukkan bahawa otaknya aktif semasa tidur dan tenaga yang disimpan adalah minimum - pada manusia, ia bersamaan dengan apa yang anda dapat dari sekeping roti. "Saya ambil, " kata Siegel, "menyimpan sedikit tenaga tidak sepele. Sekiranya anda boleh memberi separuh daripada orang di Bumi sekeping roti sekali sehari, mereka akan melakukan lebih baik daripada separuh yang tidak mempunyai sekeping roti. "

Terdapat banyak idea lain juga. Sebagai contoh, ia boleh menjadi satu cara untuk membersihkan maklumat yang sia-sia. Pada tahun 2003, ahli biologi di Universiti Wisconsin-Madison telah mengembangkan idea ini. Otak sangat sibuk membuat sambungan apabila haiwan itu terjaga, mereka berpendapat, tidur diperlukan untuk mengembalikan bunyi neurologi ini. Lebih dari satu dekad kemudian, kini terdapat bukti yang kuat bahawa beberapa jenis penyuntingan neuron berlaku semasa peringkat REM bukan tidur.

Terdapat juga bukti bahawa tidur bukan REM mungkin merupakan masa untuk sel-sel otak untuk melaksanakan tugas-tugas rumah tangga yang penting, sebagai contoh, menambah kedai neurotransmiter, utusan kimia otak. Sel-sel otak juga kelihatan menyusut agak semasa tidur bukan REM, membolehkan lebih banyak ruang untuk cecair serebrospinal untuk meresap dan membasuh sisa metabolik toksik.

Walaupun usaha terbaik Dement dan lain-lain, kami tidak membuat kemajuan yang sama dengan REM.

Emmanuel Mignot adalah pengganti Dement sebagai pengarah Stanford Centre for Sleep Sciences and Medicine. Di pandangan Mignot, REM mempunyai semua keunggulan sebagai fenomena kuno, yang berkembang di tengah evolusi vertebrata sebelum forebrain, di mana pemikiran yang paling kompleks terjadi, mempunyai peluang untuk berkembang. Mungkin REM adalah cara otak primitif untuk berehat, dia mencadangkan.

Ia juga memberikan penjelasan untuk salah satu perkara yang paling membingungkan tentang REM: mengapa ia menghantar sebahagian besar fungsi fisiologi teras ke luar talian. Otot rangka ditutup, suhu badan bebas, bernafas menjadi tidak teratur, berlari jantung, tekanan darah meningkat dan pembuluh darah membesar. "Semasa REM, anda menjadi sedikit seperti reptilia, " kata Mignot.

Pergeseran Fokus

Itulah sebabnya Philippe Mourrain, ahli genetik pembangunan di Stanford, berharap untuk mencari rahsia tidur dalam makhluk yang lebih mudah daripada manusia: zebrafish. Ikan tidak mempunyai kelopak mata dan mereka tidak memindahkan mata apabila mereka sedang tidur, tetapi mereka mengalami keadaan tidur yang serupa dengan manusia, katanya.

Mourrain percaya ciri utama REM adalah kelumpuhan otot, dan bukannya mata yang menggerunkan yang menunjukkan beberapa spesies. "Pergerakan mata bukan cara terbaik untuk mengukur keadaan ini, " katanya. Adalah lebih baik untuk menghasilkan definisi tidur yang berakar di bahagian otak yang sebenarnya mengawal fenomena ini.

Syukurlah, struktur purba ini terdedah sepenuhnya dalam zebrafish. Sebagai bonus, larva telus, jadi keseluruhan sistem saraf - otak dan semua - dapat dilihat di bawah mikroskop. Dengan beberapa kejuruteraan genetik yang bijak, ia juga mungkin untuk menyeludupkan protein tertentu ke dalam populasi neuron yang sangat spesifik, supaya apabila ia terbakar, mereka mengeluarkan cahaya pendarfluor.

John Gomez / Shutterstock; kabus latar belakang oleh Soloma / Shutterstock

Di makmal Mourrain, video yang dijeda dari pandangan mikroskopik zebrafish larva mengisi skrin komputer riba. Sebahagian bahagian otaknya adalah fluorescing, lebih daripada yang lain. Terdapat isyarat yang jelas dari aktiviti saraf yang berasal dari otak belakang, cahaya yang berkilauan di sekitar mata dan pelepasan yang lebih lemah, lebih banyak daripada otot ekor.

Mourrain menyentuh butang main. Dalam beberapa saat pertama, tidak banyak berlaku. Ikan itu, dengan kepalanya dalam gumpalan gel telus untuk menyimpannya di bawah kanta mikroskop, terjaga. Tetapi apabila penurunan ubat hipnotik yang dikenali untuk mencetuskan REM diletakkan ke dalam air, terdapat tindak balas neurologi. Boom! Lampu kilat cahaya terbakar bermula dari pon ikan. Gelombang mencuci dari batang otak ke hadapan melalui otak, melunturkan mata dan mengeluarkan petering di hujung hidung; ia sama seperti gelombang yang memacu REM dalam mamalia.

"Berkonsentrasi pada apa yang berlaku kepada tumpuan imej, " katanya. Apabila pon berkedip, zebrafish blur. "Ia akan menjadi tumpuan kerana kelonggaran otot." Gelombang cahaya yang diselaraskan indah dari pon dan disertai kelumpuhan otot adalah apa yang berlaku pada tikus, kucing dan manusia semasa tidur REM.

Di ruang bawah tanah bangunan itu, dia dan pasukannya menjaga kira-kira 20, 000 ekor ikan. Beliau membuat jalan ke salah satu daripada beberapa makmal tanpa jendela, yang mengandungi kira-kira 1, 400 tangki bersaiz shoebox yang disusun pada rak seperti buku di perpustakaan. "Mereka semua rumah mutan berbeza dan garis transgenik yang berbeza, " kata Mourrain.

Di permukaan kerja di sudut bilik, ada platform kecil menyengetkan dalam fesyen bulat. Di atasnya terdapat dua objek yang dibungkus dalam tinfoil, masing-masing mengenai saiz peluru kecil. "Ia adalah percubaan penurunan tidur, " jelas Mourrain. Kata-kata beliau menarik imej zebrafish kecil dalam kegelapan tiub plastik kecil mereka, air di sekeliling mereka berputar-putar dalam pergerakan berterusan dan mengganggu tidur.

Kerja-kerja Mourrain di zebrafish sangat menunjukkan bahawa negara-negara seperti REM-suka dan REM adalah kedua-dua fenomena yang sangat kuno yang timbul lebih dari 500 juta tahun yang lalu dan telah dipelihara sepanjang perjalanan evolusi. Ia mungkin tidur ikan seperti REM bahkan boleh mencetuskan semacam pengalaman bermimpi di sekeliling korteks mereka.

Ia boleh difahami, tentu saja, bahawa manusia harus berminat dengan tidur manusia. Tetapi cuba berjalan sebelum dapat berjalan jarang sekali menjadi usaha yang berjaya. "Kajian terhadap vertebrata bukan mamalia seperti ikan, tetapi juga amfibia, reptilia dan burung, mungkin membawa lebih banyak cahaya daripada yang diharapkan pada tidur mamalia dan REM, " kata Mourrain.

"Sekiranya saya boleh mempunyai manusia yang telus, mudah dimanipulasi dan mudah untuk imej, maka mungkin saya anggap ia sebagai spesies model, " katanya.


Artikel Yang Menarik

Pelan NIH Mengelilingi Cimpanzi Daripada Penyelidikan

Pelan NIH Mengelilingi Cimpanzi Daripada Penyelidikan

Penyelidik telah membuat langkah-langkah dalam memahami penyakit manusia seperti Hepatitis C dan HIV-Aids dengan menggunakan simpanse sebagai subjek ujian. Tetapi pushback awam dan institusi telah menyebabkan Institut Kesihatan Kebangsaan Amerika Syarikat (NIH) untuk mengekang penyelidikan simpanse dalam beberapa tahun kebelakangan ini

Bagaimana saya Mengetahui Kesedaran dan Infiniti dalam Empat Jam

Bagaimana saya Mengetahui Kesedaran dan Infiniti dalam Empat Jam

Seperti buku yang benar-benar baik-atau kebingungan yang sangat sengit-menghadiri Festival Sains Dunia adalah pengalaman yang melekat dengan anda. Saya mengambil risiko dan menyertai sesi bersambung, satu dengan sifat kesedaran dan lain-lain mengenai makna infiniti. Kepala saya masih belum pulih sepenuhnya, dan itulah yang saya harapkan

Tanah runtuh yang besar di dalam Askja Caldera

Tanah runtuh yang besar di dalam Askja Caldera

Kebanyakan gunung berapi adalah ciri-ciri yang tidak stabil. Mereka dibina dari tumpukan longgokan serpihan gunung berapi (tephra) dan aliran lava di lereng yang agak curam. Ini bermakna mereka boleh terdedah kepada tanah runtuh. Ini terutamanya di dalam calderas, kemurungan yang dibentuk oleh keruntuhan permukaan tanah

Mengapa Ia Boleh Berjalan pada Aliran Lava (Tetapi Anda Tidak Perlu)

Mengapa Ia Boleh Berjalan pada Aliran Lava (Tetapi Anda Tidak Perlu)

Oleh itu, terdapat beberapa buzz tentang video sesama "mengalir aliran lava." Sekarang, biasanya saya cuba mengabaikan video orang yang melakukan perkara yang umumnya dilihat sebagai idiotik - dan berlari aliran lava yang sesuai dengan itu kategori. Walau bagaimanapun, apabila menonton video itu, saya menyedari bahawa walaupun dia pasti berlari aliran lava, ia sebenarnya tidak begitu gila

NCBI ROFL: Keputihan fecal mengurangkan kualiti seksual hidup, tetapi tidak menghalang aktiviti seksual pada wanita.

NCBI ROFL: Keputihan fecal mengurangkan kualiti seksual hidup, tetapi tidak menghalang aktiviti seksual pada wanita.

"LATAR BELAKANG: Kesan ketidaksuburan dubur pada fungsi seksual wanita kurang difahami. OBJEKTIF: Tujuan kajian ini adalah untuk mengkaji hubungan antara ketidakseimbangan dubur dan aktiviti seksual dan fungsi wanita. DESIGN: Ini adalah kajian rentas keratan. SETINGAN: Siasatan ini dijalankan dalam sistem penyampaian penjagaan kesihatan bersepadu berasaskan komuniti

The Queen & the Raven: Hubungan Khas UK Dengan Haiwan yang Sangat Pintar

The Queen & the Raven: Hubungan Khas UK Dengan Haiwan yang Sangat Pintar

Legenda dan cerita dongeng ditetapkan di dunia di mana hubungan antara haiwan dan manusia adalah egalitarian dan timbal balik. Ini meletakkan dominasi manusia yang dipersoalkan, dan banyak masyarakat berusaha sentiasa menjauhkan diri dari mesej itu. Sudah, di Yunani kuno dan Rom, dongeng yang dikaitkan dengan Aesop separuh-legenda telah ditetapkan dalam tempoh yang tidak jelas masa lalu "ketika binatang bercakap seperti manusia