ما معمولاً به این فکر نمی‌کنیم که هنگام خواب چه اتفاقی برای چشمانمان می‌افتد. پلک‌هایمان بسته می‌شوند و دنیای اطراف در تاریکی فرو می‌رود. اما در پشت این پلک‌های بسته، اتفاقات بیشتری در جریان است.
محققان دریافته‌اند که اندازه مردمک‌های ما در هنگام خواب به طور مداوم تغییر می‌کند – گاهی گشاد می‌شود، گاهی منقبض شده و گاهی در عرض چند ثانیه بین این دو حالت تغییر می‌کند.
محققان مؤسسه فناوری زوریخ (ETH Zurich) این تغییرات را مورد بررسی قرار داده‌اند و تحقیقات آن‌ها یک فرضیه پذیرفته‌شده درباره خواب را به چالش کشیده است.
فعالیت مغز در خواب بیشتر از آن چیزی است که تصور می‌شد
کارولین لوستنبرگر، یکی از پژوهشگران این مطالعه، می‌گوید: «این پویایی نشان‌دهنده سطح برانگیختگی یا میزان فعال‌سازی مغز در بخش‌هایی است که مسئول تنظیم خواب و بیداری هستند. این مشاهدات با فرضیه قبلی که سطح برانگیختگی در خواب اساساً پایین است، مغایرت دارد.»
اهمیت اندازه مردمک
بسیاری بر این باورند که خواب یک وضعیت کم‌انرژی است، اما این مطالعه این دیدگاه را به چالش می‌کشد. محققان دریافتند که حتی در حالت استراحت، مغز بین سطوح مختلفی از فعالیت در نوسان است.
این یافته مشابه نتایج مطالعات انجام‌شده روی جوندگان است که نشان داده‌اند در هنگام خواب، سطح فعالیت مغز آن‌ها به‌آرامی تغییر می‌کند.
برای اندازه‌گیری این تغییرات، دانشمندان یک روش جدید برای مشاهده حرکات مردمک در افراد در حال خواب توسعه دادند.
از آنجایی که بخش‌هایی از مغز که سطح فعال‌سازی را تنظیم می‌کنند در عمق ساقه مغز قرار دارند، اندازه‌گیری مستقیم آن‌ها دشوار است.
از آنجا که اندازه مردمک در حالت بیداری نشان‌دهنده سطح فعالیت مغز است، محققان از آن به عنوان شاخصی برای بررسی فعالیت نواحی عمیق مغز در حالت‌های مختلف هوشیاری استفاده کردند.
اندازه مردمک و فعالیت مغزی
اندازه‌گیری حرکات مردمک در افراد خوابیده دشوار است – زیرا به‌طور طبیعی هنگام خواب چشمان ما بسته می‌شوند.
برای حل این مشکل، محققان یک روش غیرمعمول را به کار بردند. آن‌ها از یک چسب شفاف مخصوص استفاده کردند تا چشم‌های افراد مورد آزمایش را برای چند ساعت در حالت باز نگه دارند.
مانوئل کارو دومینگز، نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح می‌دهد: «نگرانی اصلی ما این بود که شرکت‌کنندگان نتوانند با چشمان باز بخوابند. اما در یک اتاق تاریک، بیشتر افراد فراموش می‌کنند که چشمانشان باز است و می‌توانند به خواب بروند.»
داده‌های جمع‌آوری‌شده از این آزمایشات نشان داد که بین اندازه مردمک و مراحل مختلف خواب ارتباط قوی وجود دارد.
محققان دریافتند که تغییرات اندازه مردمک با الگوهای خاصی از فعالیت مغزی، مانند دوک‌های خواب (Sleep spindles) و امواج عمیق خواب مرتبط است – که هر دو نقش کلیدی در تثبیت حافظه و پایداری خواب دارند.
نکته جالب اینجاست که آن‌ها همچنین دریافتند که پاسخ مغز به صداها بسته به سطح فعالیت منعکس‌شده در مردمک، شدت متفاوتی دارد.
تغییرات مردمک و فعالیت مغز
یکی از نواحی مغزی که تصور می‌شود این تغییرات را تنظیم می‌کند، لکوس سرولئوس (Locus Coeruleus) نام دارد که یک ناحیه کوچک در ساقه مغز است. در حیوانات، این ساختار در کنترل مراحل خواب و بیداری نقش دارد.
اگرچه محققان نتوانستند مستقیماً ثابت کنند که لکوس سرولئوس مسئول تغییرات مردمک مشاهده‌شده است، اما حدس می‌زنند که در این فرآیند نقش دارد.
لوستنبرگر می‌گوید: «ما صرفاً تغییرات مردمک را که با سطح فعال‌سازی مغز و فعالیت قلب مرتبط هستند، مشاهده می‌کنیم.»
برای بررسی بیشتر این موضوع، تیم تحقیقاتی قصد دارد مطالعاتی را انجام دهد که در آن از داروها برای تأثیرگذاری بر فعالیت لکوس سرولئوس استفاده شود.
این آزمایش‌ها به آن‌ها کمک خواهد کرد تا تعیین کنند که آیا این بخش از مغز مستقیماً اندازه مردمک را در خواب کنترل می‌کند و این تغییرات چگونه بر کیفیت و عملکرد خواب تأثیر می‌گذارند.
ارتباط مردمک و اختلالات خواب
علاوه بر تحقیقات پایه‌ای، درک چگونگی تغییر مردمک در خواب می‌تواند کاربردهای عملی داشته باشد.
محققان معتقدند که این یافته‌ها می‌توانند در تشخیص و درمان اختلالات خواب و سایر شرایط مرتبط با نقص در برانگیختگی مغز مفید باشند.
متخصصان به‌ویژه علاقه‌مندند بدانند که آیا تغییرات مردمک در خواب می‌تواند نشان‌دهنده اختلالاتی مانند بی‌خوابی، اختلال استرس پس از سانحه (PTSD) یا حتی بیماری آلزایمر باشد.
لوستنبرگر می‌گوید: «این‌ها فقط فرضیه‌هایی هستند که می‌خواهیم در آینده بررسی کنیم.»
یکی دیگر از کاربردهای بالقوه این روش در بیمارستان‌ها است، جایی که می‌توان از آن برای نظارت بر سطح هوشیاری بیماران در حالت کما یا برای بهبود دقت تشخیص اختلالات خواب استفاده کرد.
با استفاده از مردمک به عنوان «پنجره‌ای» به فعالیت مغز، این روش می‌تواند راه‌های جدیدی را در پزشکی خواب و علوم اعصاب باز کند.
این مطالعه یک حقیقت مهم را برجسته می‌کند: خواب یک حالت غیرفعال نیست. حتی زمانی که ما در حال استراحت هستیم، مغزمان به طور مداوم سطح فعالیت خود را تنظیم می‌کند – چیزی که اکنون می‌توان آن را در تغییرات پیوسته اندازه مردمک مشاهده کرد.
مطالعه کامل در مجله Nature Communications منتشر شده است.
