How spontaneous brain activity keeps you alive - Nathan S. Jacobs

Як мимовільна активність мозку не дає нам померти - Натан С. Джейкобс

Перекладач: Olya Volivender Утверджено: Khrystyna Romashko

You probably don't need to be told how important your brain is.

Вам, напевно, не потрібно казати, наскільки ваш мозок важливий.

After all, every single thing you experience,

Зрештою, все, що ви переживаєте,

your thoughts and your actions,

ваші думки та ваші вчинки,

your perceptions and your memories

ваші відчуття та ваші спогади

are processed here in your body's control center.

опрацьовуються саме тут, в центрі управління вашим тілом.

But if this already seems like a lot for a single organ to handle,

Але якщо, здавалося б, це вже надто багато роботи для одного органу,

it's actually only a small part of what the brain does.

то насправді це лише мала частина роботи мозку.

Most of its activities are ones you'd never be aware of,

Ви б і не дізнались про більшість процесів у ньому,

unless they suddenly stopped.

якби вони раптово не зупинились.

The brain is made up of billions of neurons,

Мозок складається з мільярдів нейронів

and trillions of connections.

та трильйонів з'єднань.

Neurons can be activated by specific stimuli or thoughts,

Особливі стимули чи думки можуть активувати нейрони,

but they are also often spontaneously active.

хоча вони часто також активуються мимовільно.

Some fire cyclically in a set pattern.

Деякі спалахують циклічно, за певним зразком.

Others fire rapidly in short bursts before switching off,

Інші спалахують раптово, короткими спалахами до загасання,

or remain quiet for long periods

або ж довго перебувають у стані спокою,

until thousands of inputs from other neurons line up in just the right way.

поки тисячі сигналів від інших нейронів вишикуються належним чином.

On a large scale,

Як правило,

this results in elaborate rhythms of internally generated brain activity,

це призводить до складних ритмів внутрішньої активності головного мозку,

humming quietly in the background

що тихо лунають на задньому плані,

whether we're awake, asleep,

коли ми спимо чи не спимо,

or trying not to think about anything at all.

або намагаємось взагалі ні про що не думати.

And these spontaneously occurring brain functions

І ці мимовільні процеси у мозку

form the foundation upon which all other brain functions rely.

формують фундамент, від якого залежить уся інша мозкова діяльність.

The most crucial of these automatically occurring activities

Найважливішими автоматичними процесами

are the ones that keep us alive.

є ті, що не дають нам померти.

For example, while you've been paying attention to this video

Наприклад, поки ви були зосереджені на цьому відео,

spontaneous activity in your brain has been maintaining your breathing

мимовільні процеси у вашому мозку підтримували ваше дихання

at 12 to 16 breaths a minute, making sure that you don't suffocate.

з частотою 12-16 вдихів і видихів за хвилину, щоб ви не задихнулись.

Without any conscious effort,

Без будь-яких свідомих зусиль

signals from parts of your brainstem are sent through the spinal cord

сигнали з частин стовбура головного мозку проходять через спинний мозок

to the muscles that inflate your lungs,

до м'язів, які розширюють легені,

making them expand and contract, whether or not you're paying attention.

внаслідок чого м'язи розширюються та скорочуються, навіть якщо ви не фокусуєте увагу.

The neuronal circuits underlying such rhythmic spontaneous activity

Сукупності нейронів, що лежать в основі такої ритмічної мимовільної активності

are called central pattern generators,

називаються центральними генераторами впорядкованої активності

and control many simple repetitive behaviors,

та контролюють багато простих циклічних дій,

like breathing,

як дихання,

walking,

хода

and swallowing.

та ковтання.

Ongoing neural activity also underlies our sensory perception.

Безперервна нейронна активність також лежить в основі нашого сенсорного сприйняття.

It may seem

Може здаватись,

that the neurons in your retina that translate light into neural signals

що нейрони сітківки ока, які перетворюють світло в нервові сигнали,

would remain quiet in the dark,

залишатимуться в стані спокою в темряві,

but in fact,

але, насправді,

the retinal ganglion cells that communicate with the brain

гангліозні клітини, що передають сигнали до мозку,

are always active.

завжди активні.

And the signals they send are increases and decreases in the rate of activity,

І сигнали, які вони надсилають, є збільшенням та зменшенням швидкості активності,

rather than separate bursts.

а не окремими спалахами.

So at every level, our nervous system is teeming with spontaneous activity

Отже, на кожному рівні наша нервова система кишить мимовільними процесами,

that helps it interpret and respond to any signals it might receive.

які допомагають їй інтерпретувати та реагувати на будь-які можливі сигнали, які надходять.

And our brain's autopilot isn't just limited to our basic biological functions.

Однак автопілот нашого мозку не обмежується нашими базовими біологічними функціями.

Have you ever been on the way home,

Чи траплялось коли-небудь, що ви, по дорозі додому,

started thinking about what's for dinner,

задумувались про те, що будете їсти на обід,

and then realized you don't remember walking for the past five minutes?

і раптом зрозуміли, що не пам'ятаєте, як йшли останні п'ять хвилин?

While we don't understand all the details,

Хоча ми не розуміємо всіх деталей,

we do know that the ongoing activity in multiple parts of your brain

ми добре знаємо, що постійна активність у численних частинах мозку

is somehow able to coordinate what is actually a complex task

якимось чином здатна координувати дійсно складне завдання,

involving both cognitive and motor functions,

включаючи когнітивні та рухові функції,

guiding you down the right path and moving your legs

скеровуючи нас правильною дорогою, змушуючи наші ноги крокувати,

while you're getting dinner figured out.

поки ми думаємо про обід.

But perhaps the most interesting thing about spontaneous brain function

Але, мабуть, найцікавішим у мимовільній діяльності мозку

is its involvement in one of the most mysterious

є її значення для одного з найзагадковіших

and poorly understood phenomena of our bodies: sleep.

та недостатньо вивчених явищ нашого тіла - сну.

You may shut down and become inactive at night,

Вночі ви можете нічого не робити та бути в стані спокою,

but your brain doesn't.

чого не скажеш про ваш мозок.

While you sleep,

Поки ви спите,

ongoing spontaneous activity gradually becomes more and more synchronized,

постійна мимовільна активність поступово стає все більш синхронізованою,

eventually developing into large, rhythmic neural oscillations

зрештою перетворюючись на великі, ритмічні нейронні коливання,

that envelop your brain.

що огортають ваш мозок.

This transition to the more organized rhythms of sleep

Цей перехід до більш організованих ритмів сну

starts with small clusters of neurons tucked in the hypothalamus.

починається з того, що маленькі кластери нейронів формуються у гіпоталамусі.

Despite their small number,

Незважаючи на свою незначну кількість,

these neurons have a huge effect

ці нейрони мають великий вплив

in turning off brainstem regions that normally keep you awake and alert,

на вимкнення ділянок головного мозку, що відповідають за те, щоб ви не спали і були пильними,

letting other parts, like the cortex and thalamus,

дозволяючи іншим частинам, таким як кора та таламус,

slowly slip into their own default rhythms.

повільно переходити у власний базовий ритм.

The deeper we fall into sleep,

Чим глибше ми поринаємо у сон,

the slower and more synchronized this rhythm becomes,

тим повільнішим та більш синхронізованим стає цей ритм,

with the deepest stages dominated by large amplitude, low frequency delta waves.

у найглибших фазах переважають високоамплітудні, низькочастотні дельта-хвилі.

But surprisingly, in the middle of this slow wave sleep,

Але, як не дивно, під час цього повільнохвильового сну

the brain's synchronized spontaneous activity

синхронізована мимовільна активність мозку

repeatedly transitions into the sort of varied bursts

неодноразово переходить у щось на зразок різних спалахів,

that occur when we're wide awake.

які трапляються, коли ми не спимо.

This is the sleep stage known as REM sleep,

Ця фаза сну відома як фаза швидкого сну,

where our eyes move rapidly back and forth as we dream.

коли очні яблука швидко рухаються в той час, як ми бачимо сни.

Neuroscientists are still trying to answer many fundamental questions about sleep,

Нейровчені досі намагаються відповісти на багато ключових запитань про сон,

such as its role in rejuvenating cognitive capacity,

зокрема, його роль у відновленні когнітивних можливостей,

cellular homeostasis,

клітинного гомеостазу

and strengthening memory.

та покращенні пам'яті.

And more broadly, they are exploring

А в ширшому контексті, вони досліджують

how it is that brain can accomplish such important and complex tasks,

яким чином мозок може виконувати такі важливі та складні завдання,

such as driving, or even breathing, without our awareness.

як керування машиною чи навіть дихання, коли ми цього навіть не усвідомлюємо.

But for now, until we are better able

Проте наразі, поки ми не зможемо краще

to understand the inner workings of their spontaneous functioning,

зрозуміти внутрішні механізми його мимовільного функціонування,

we need to give our brains credit for being much smarter

нам слід віддати мозку належне за те, що він набагато спритніший

than we ourselves are.

від нас самих.