يقضي المرء حوالي ثلث حياته وهو مستغرق في النوم، وقد ناقش العلماء منذ فترة طويلة لماذا يحتل النوم جزءًا كبيرًا من وقتنا.
واليوم تشير دراسة جديدة إلى أن السبب الرئيسي للنوم يبدأ بشيء واحد، ثم يتغير في عمر محدد بشكل مدهش.
تركز نظريتان رئيسيتان حول سبب نومنا على الدماغ: تقول إحدى النظريات أن الدماغ يستخدم النوم لإعادة تنظيم الاتصالات بين خلاياه، وبناء الشبكات الكهربائية التي تدعم ذاكرتنا وقدرتنا على التعلم؛ وتقول النظرية الأخرى أن الدماغ يحتاج إلى وقت لتنظيف النفايات الأيضية التي تتراكم على مدار اليوم.
اختلف علماء الأعصاب حول أي من هذه الوظائف هي السبب الرئيسي للنوم، لكن الدراسة الجديدة كشفت أن الإجابة قد تكون مختلفة للأطفال الرضع والبالغين.
في الدراسة، التي نُشرت في 18 سبتمبر في مجلة Science Advances، استخدم الباحثون نموذجا رياضيا لإظهار أن الأطفال الرضع يقضون معظم ساعات نومهم في “النوم العميق” المعروف أيضًا باسم نوم حركة العين العشوائية (REM)، بينما تسرع أدمغتهم لبناء روابط جديدة بين الخلايا وتنمو بشكل أكبر.
بعد ذلك، قبل أن يبلغ الأطفال الصغار سن الثانية والنصف، تنخفض كمية نوم حركة العين السريعة لديهم بشكل كبير حيث يتحول الدماغ إلى وضع الصيانة، ويستخدم في الغالب وقت النوم للتنظيف والإصلاح.
وقال كبير المؤلفين فان سافاج، أستاذ علم البيئة وعلم الأحياء التطوري والطب الحسابي في جامعة كاليفورنيا ولوس أنجلوس: “لقد صدمنا بالتأكيد أن هذا الانتقال كان حادًا جدامن وضع النمو إلى وضع الصيانة.
جمع الباحثون أيضًا بيانات عن ثدييات أخرى – مثل الأرانب والجرذان وخنازير غينيا – ووجدوا أن نومهم قد يخضع لتحول مماثل؛ ومع ذلك، فمن السابق لأوانه معرفة ما إذا كانت هذه الأنماط متسقة عبر العديد من الأنواع.
ومع ذلك، قالت ليلى تاروخ، عالمة الأعصاب وقائدة المجموعة في المستشفى الجامعي للطب النفسي للأطفال والمراهقين والعلاج النفسي بجامعة برن، والتي لم تشارك في الدراسة أنها تعتقد أن الانتقال لم يكن بتلك الحدة”.
وتختلف وتيرة نمو الدماغ بشكل كبير بين الأفراد، وكان لدى الباحثين نقاط بيانات “متفرقة” إلى حد ما بين سن 2 و 3 سنوات، على حد قولها.
وقالت إنه إذا درسوا الأفراد عبر الزمن مع تقدمهم في العمر، فقد يجدون أن الانتقال أقل حدة وأكثر سلاسة، أو قد يختلف سن الانتقال بين الأفراد.
في دراسة سابقة نُشرت في عام 2007 في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences، وجد سافاج والفيزيائي النظري جيفري ويست أن حجم دماغ الحيوان ومعدل الأيض في الدماغ يتنبأ بدقة بمقدار الوقت الذي ينام فيه الحيوان.
وبشكل عام، تنام الحيوانات الكبيرة ذات العقول الكبيرة ومعدلات التمثيل الغذائي المنخفضة في الدماغ أقل من الحيوانات الصغيرة ذات الميزات المعاكسة.
تسري هذه القاعدة عبر الأنواع المختلفة وبين أعضاء نفس النوع؛ على سبيل المثال، تنام الفئران أكثر من الأفيال، وينام الأطفال حديثي الولادة أكثر من البشر البالغين. ومع ذلك، مع العلم أن وقت النوم يتناقص مع زيادة حجم الأدمغة، تساءل المؤلفون عن مدى سرعة حدوث هذا التغيير في الحيوانات المختلفة، وما إذا كان ذلك مرتبطًا بوظيفة النوم بمرور الوقت.
للبدء في الإجابة على هذه الأسئلة، قام الباحثون بتجميع البيانات الموجودة حول مقدار نوم البشر، وجمعوا عدة مئات من نقاط البيانات من الأطفال حديثي الولادة والأطفال حتى سن 15 عاما.
مقالات شبيهة:
ما المغزى من النوم في عالم الحيوانات ؟
كما جمعوا بيانات عن حجم الدماغ ومعدل الأيض، وكثافة الاتصالات بين خلايا الدماغ، وحجم الجسم ومعدل الأيض، ونسبة الوقت الذي يقضيه في نوم الريم مقابل النوم غير الريمي في أعمار مختلفة؛ استمد الباحثون نقاط البيانات هذه من أكثر من 60 دراسة بشكل عام.
أشارت تاروخ إلى أن الأطفال ينامون حوالي ضعف ما ينامه البالغون، ويقضون نسبة أكبر من وقت نومهم في حركة العين السريعة، ولكن كان هناك سؤال طويل الأمد حول الوظيفة التي تخدمها.
قام مؤلفو الدراسة ببناء نموذج رياضي لتتبع كل نقاط البيانات المتغيرة هذه عبر الزمن ومعرفة الأنماط التي ظهرت فيما بينها.
ووجدوا أن معدل التمثيل الغذائي للدماغ كان مرتفعا أثناء الطفولة عندما كان العضو يبني العديد من الروابط الجديدة بين الخلايا، وهذا بدوره يرتبط بمزيد من الوقت الذي يقضيه في نوم الريم.
وخلصوا إلى أن الساعات الطويلة من حركة العين السريعة في الطفولة تدعم إعادة التشكيل السريع للدماغ، حيث تتشكل شبكات جديدة ويكتسب الأطفال مهارات جديدة.
بعد ذلك، بين سن الثانية والثالثة، “لا تتغير الاتصالات بالسرعة نفسها تقريبا”، ويقل مقدار الوقت الذي يقضيه في حركة العين السريعة.
في هذا الوقت، يتغير أيضًا معدل التمثيل الغذائي للخلايا في القشرة الدماغية – السطح المتجعد للدماغ -.
في مرحلة الطفولة ، يتناسب معدل الأيض مع عدد الاتصالات الموجودة بين خلايا الدماغ بالإضافة إلى الطاقة اللازمة لتشكيل اتصالات جديدة في الشبكة، ومع تباطؤ معدل البناء، يتباطأ معدل الأيض النسبي بدوره.
قالت تاروخ: “في السنوات القليلة الأولى من الحياة، ترى أن الدماغ يقوم بالعديد من الروابط الجديدة … إنه يزدهر، ولهذا السبب نرى كل هذه المهارات قادمة”.
يشير علماء النفس التنموي إلى هذا على أنه “فترة حرجة” من المرونة العصبية – قدرة الدماغ على تكوين روابط جديدة بين خلاياه.
وقالت تاروخ: “ليس الأمر أن اللدونة تختفي” بعد تلك الفترة الحرجة، لكن بناء وصلات جديدة يتباطأ بشكل كبير، كما يوحي النموذج الرياضي الجديد، في الوقت نفسه ، تزداد نسبة النوم غير الريمي إلى حركة العين السريعة، مما يدعم فكرة أن غير حركة العين السريعة أكثر أهمية لصيانة الدماغ من المرونة العصبية.
وقال سافاج إنه بالنظر إلى المستقبل، يخطط المؤلفون لتطبيق نموذجهم الرياضي للنوم على حيوانات أخرى، لمعرفة ما إذا كان التحول من إعادة التنظيم إلى الإصلاح يحدث في وقت مبكر من التطور.
فيما يتعلق بنوم الإنسان، لاحظت تاروخ أن أنماطًا مختلفة من النشاط الكهربائي، والمعروفة باسم التذبذبات، تحدث في نوم حركة العين السريعة مقابل النوم غير الريمي.
وقالت إن الدراسات المستقبلية يمكن أن تكشف ما إذا كانت التذبذبات المعينة تشكل الدماغ مع تقدمنا في العمر وكيف تتشكل، بالنظر إلى أن مقدار الوقت الذي نقضيه في حركة العين السريعة يتغير.
كما أضافت: “من الناحية النظرية، يمكن أن تساهم الاضطرابات في هذه الأنماط في اضطرابات النمو التي تظهر في مرحلة الرضاعة والطفولة المبكرة، ولكن مرة أخرى، هذه مجرد فرضية.”
المصدر: https://www.livescience.com/why-we-sleep-brain-study.html