Младенцы проводят большую часть своего времени во сне. Новые технологии начинают раскрывать, почему

Эта статья взята из The Checkup, еженедельного информационного бюллетеня по биотехнологиям MIT Technology Review. Чтобы получать его в свой почтовый ящик каждый четверг, зарегистрируйтесь здесь.

Как и многие другие люди, я почти уверен, что не высыпаюсь. В моем случае это отчасти потому, что мой четырехлетний ребенок любит будить меня, чтобы поболтать с 4 до 6 утра каждый день. Я завидую своему двухлетнему сыну, который потягивается по 12 часов ночью и спит два часа днем. О, роскошь.

Малышам нужно больше сна, чем взрослым. А мой младший спал еще больше. Первые два месяца своей жизни казалось, что она едва проснулась. Ученые все еще пытаются выяснить, почему младенцам нужно так много сна, но новый инструмент начинает разгадывать эту тайну еще больше и может помочь выявить, что происходит в быстро развивающемся мозге новорожденного. .

"Это время, когда... мозг развивает новые связи со скоростью около миллиона синапсов в секунду, – – говорит Топун Остин, консультант-неонатолог из фонда NHS Foundation Trust больниц Кембриджского университета в Великобритании. Считается, что эти связи играют ключевую роль в том, чтобы помочь детям научиться понимать окружающий их мир. Многие позже будут обрезаны по мере того, как дети улучшат свое понимание. Но в первые несколько недель жизни ребенка закладываются важнейшие основы жизни.

Иногда исследователи надевают на ребенка электроды ЭЭГ, чтобы изучить электрическую активность мозга. Но эта форма изображения не дает большого пространственного разрешения, что затрудняет точное определение того, какие области мозга активны в любой момент времени.

Другие помещают младенцев в МРТ-сканеры, которые измеряют кровоток в головном мозге. Если вы когда-нибудь проходили МРТ, то понимаете, почему эти огромные аппараты могут быть не лучшим местом для ребенка. Они громкие и требуют почти полной неподвижности от сканируемого человека.

Остин и Джули Учитель, бывшие аспиранты Кембриджского университета, а ныне студенты-медики Стэнфордского университета, и их коллеги разработали другой подход. Команда использовала кепку со встроенными источниками света и датчиками. Вместе эти компоненты могут измерять кровоток в головном мозге так же, как пульсоксиметр, прикрепленный к пальцу в кабинете врача.

Подобные методы использовались и раньше для изучения мозга, но они требуют использования шапочки с несколькими выходящими из нее оптоволоконными кабелями, что вряд ли может захотеть новорожденный спать. В новом устройстве используются недавно разработанные плитки, каждая из которых содержит несколько источников света и детекторов. Команда из Остина поместила 12 таких плиток в удобную для новорожденных шапочку, подключенную к компьютеру одним кабелем. Полученная система предлагает изображение мозга «как минимум в 10 раз превышающее разрешение [предыдущей] системы оптоволоконного кабеля», — говорит Остин.

В недавнем исследовании, опубликованном в журнале NeuroImage, ученые спросили молодых родителей, могут ли они следить за своими детьми, пока они еще находятся в послеродовом отделении больницы. «Это как маленькая шапочка для плавания — дети кажутся очень счастливыми, когда она надета», — говорит Остин. Его команда зафиксировала мозговую активность 28 новорожденных во сне.

Младенцы проходят две стадии сна: активную стадию, которая сопровождается подергиваниями и гримасами, за которой следует спокойная стадия, когда ребенок очень неподвижен. Команда снимала всех младенцев, наблюдая за их мозгом, чтобы впоследствии определить, на какой стадии сна находился каждый ребенок в любое время.

Позже, когда Остин и его команда проанализировали снимки записей, они заметили различия в мозге во время активного и спокойного сна. Во время активного сна, когда дети были более возбуждены, области мозга в левом и правом полушариях, по-видимому, активировались одновременно и одинаковым образом. Это говорит о том, что по всему мозгу формируются новые и длинные связи, говорит Остин. Во время спокойного сна кажется, что в областях мозга образуются более короткие связи.

Непонятно, почему это может происходить, но у Остина есть теория. Он считает, что активный сон более важен для подготовки мозга к более широкому осознанному опыту — к его распознаванию...