Ученые приблизились к пониманию работы ритмов мозга

Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского разработали новый математический метод, позволяющий изучать взаимодействие ритмов коры головного мозга. Исследование направлено на то, чтобы определить, как различаются ритмы в различных фазах сна, как в норме, так и при патологиях, что может значительно расширить понимание работы центральной нервной системы. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале EPJ - Special Topics.

Ассистент кафедры физики открытых систем СГУ Герман Гуйо объяснил, что ритмы мозга, такие как альфа, бета, гамма, дельта и тета-волны, ассоциируются с различными состояниями сознания и физиологическими процессами. Например, альфа-волны проявляются в состояниях покоя и мышечной релаксации, тогда как бета-волны активны во время интенсивной умственной деятельности. Гамма-волны связаны с выполнением когнитивных функций, а дельта- и тета-волны характерны для различных стадий сна. Однако до сих пор остается загадкой, какие биофизические механизмы запускают эти ритмы и как они взаимодействуют.

В последние годы научные исследования подтвердили, что для понимания физиологических процессов недостаточно изучать ритмы по отдельности. Ученые СГУ поддерживают концепцию сетевых взаимодействий ритмов мозга, которая предполагает, что различные физиологические состояния мозга формируются через координацию между ритмами, создавая сложные нейронные сети. Эта концепция позволяет более комплексно изучать работу мозга, включая взаимосвязь между его отделами.

В рамках исследования ученые анализировали электрокортикограммы мышей, записанные до и после однодневной депривации сна. Были использованы методы изучения координации ритмов мозга, основанные на их корреляциях. Полученные результаты могут стать основой для разработки новых методов диагностики нарушений сна и заболеваний, связанных с расстройствами ритмов мозга. Кроме того, эти данные помогут повысить эффективность лечения таких нарушений.

В планах научного коллектива — дальнейшее совершенствование методов анализа ритмов мозга, их координации и специфики взаимодействия при различных физиологических состояниях, включая патологические. Ученые намерены накапливать данные об особенностях взаимодействия ритмов для различных состояний мозга, что позволит более точно моделировать нейронные сети и разрабатывать новые терапевтические подходы.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (грант №24-22-00015) и реализовано в рамках стратегических проектов Саратовского университета, поддержанных федеральной программой "Приоритет-2030" национального проекта "Наука и университеты". Работа проводилась при участии научно-образовательного математического центра "Математика технологий будущего".