„Zzzzzzzz“: „Miego Naktis“

{h1}

Janet best, nsf finansuojamas matematikas, tiria miego ir žadinimo ciklus, naudodamas matematinius modelius.

Šis straipsnis už scenų buvo pateiktas „WordsSideKick.com“ bendradarbiaujant su Nacionaliniu mokslo fondu.

Mes didžiuojamės, kai mūsų kūdikis pagaliau miega per naktį. Mes žavimės paaugliu, kuriam reikalingas kanono smūgis iš jo lovos prieš vidurdienį. Ir „auksiniais“ metais mes stebimės, kodėl miegas yra toks trumpalaikis, vis dėlto sustingimas atrodo taip lengvai, kaip ir kvėpuoti. Tokios yra miego paslaptys.

Nemalonus miegas

Tačiau miego paslaptys yra ne tik daugybės žmonių stebuklų ar nepatogumų šaltinis. Iš tikrųjų Ligų kontrolės centrai (CDC) praneša, kad 70 milijonų amerikiečių kenčia nuo chroniškų miego problemų, pradedant nemiga ir miego apnėja, baigiant narkolepsija, neramių kojų sindromu ir cirkadinio ritmo sutrikimais. Be to, „miego trūkumas yra susijęs su traumomis, lėtinėmis ligomis, psichinėmis ligomis, prasta gyvenimo kokybe ir savijauta, padidėjusiomis sveikatos priežiūros išlaidomis ir prarastu darbo produktyvumu“, teigia CDC Miego ir miego sutrikimų komanda, vertinanti paplitimą ir miego nepakankamumo ir miego sutrikimų padariniai.

Norėdami padėti išspręsti tokias problemas, biologai, elgesio mokslininkai, neurologai ir net čiužinių gamintojai metų metus tyrinėjo miego ir budrumo paslaptis bei miego sutrikimus. Tačiau visai neseniai mokslininkai pripažino, kad dar viena būtina disciplina, kuri turėtų būti įtraukta į bendrą požiūrį į su miegu susijusius klausimus, yra senamadiška matematika.

Darbas norint suprasti miegą

Prie tokio bendradarbiavimo požiūrio prisideda Janet Best - Ohajo valstijos universiteto matematikė, kurios mokslinius tyrimus finansuoja Nacionalinis mokslo fondas (NSF). Taip pat susijęs su universiteto NSF finansuojamu Matematinių bios mokslų institutu, „Best“ pastaruosius 10 metų praleido studijuodamas miego ir budėjimo ciklus, naudodamas matematinius modelius.

„Norėdami suprasti miegą, mes stengiamės iš naujo suformuluoti biologinius klausimus matematikos, paprastai diferencialinių lygčių sistemų, prasme“, - aiškino ji. "Miegas yra įprastas ir atsitiktinis. Tai yra įprasta, kai dažniausiai mes einame miegoti tuo pačiu dienos metu. Atsitiktinumas pasireiškia kūdikiams, kurie, atrodo, neturi savo miego ciklų modelio ir skiriasi tuo, kada mes galime atsibusti. naktį. Aš tyrinėjau, kaip smegenų nervų struktūros veikia atsitiktinius ir reguliarius perėjimus tarp miego ir pabudimo ".

Apibūdindamas lygtis neuronų, dalyvaujančių miego-budrumo smegenų grandinėse, savybes, Best sukuria matematinius modelius, kurie parodo neuronų sąveikos ir įtakos vienas kitam būdus. Ji patvirtina savo modelius, tikrindama jų prognozes pagal duomenis, kuriuos biologai renka tyrimuose, kuriuose dalyvavo žmonės ir žiurkės. (Keista, bet žiurkių kūdikių miego įpročiai keičiasi panašiai kaip ir žmonių kūdikių miego įpročiai, tačiau neaišku, koks panašus suaugusių žiurkių miegas yra į žmogaus miegą.) Patvirtinus „Best“ modelius, juos galima naudoti norint išbandyti miego ir pabudimo idėjas. modeliai.

„Idėja yra pamatyti, kaip žmonės miega normaliai, kad galėtume suprasti, kada viskas klostosi blogai“, - sakė Bestas. "Visą naktį patiriame miego ir pabudimo bangas. Mes žinome apie kintamumą, tačiau iš tikrųjų dar daugiau kintamumo - prisimename tik ilgesnius žadinimo epizodus. Tačiau būna ir trumpų, ir ilgų epizodų, ir tai yra kažkas. Aš bandau suprasti. Eksperimentininkai renka duomenis apie šiuos pabudimo / miego sumušimus. Kadangi miego ir atsibudimo ilgis bei perėjimai tarp jų rodo įprastą ir atsitiktinį elgesį, diferencialinės lygtys turi užfiksuoti abu šiuos aspektus. "

Asmeninis interesas

Miego studijomis geriausiai susidomėjo tada, kai, dirbdama matematikos doktorantūrą, pateko į dviračio avariją, kurioje patyrė rimtą galvos traumą. Po avarijos ji ėmė patirti vienu metu miegą ir budinčias akimirkas. Kitaip tariant, pabudusi ji turėjo svajones, kurios nebuvo svajonės. Taip pat po Besto avarijos jos smegenys beveik tokiu pat būdu pradėjo kaupti prisiminimus ir sapnus, todėl jai pasidarė sunku atskirti vieną nuo kito. Tačiau ano meto medicinos literatūroje teigiama, kad jos patirtis buvo neįmanoma.

„Per 10 metų šioje srityje įvyko daug pokyčių“, - sakė ji. "Prieš dešimt metų daugiausia dėmesio buvo skiriama reguliariems modeliams. Dabar vis daugiau dėmesio skiriama atsitiktiniams miego aspektams. Dabar modeliai remiasi tikra fiziologija."

Bendradarbiavimo metodai

Geriausi ir jos bendradarbiai kuria tokius modelius, iš dalies paremtus bendradarbiavimu su ne matematikais. Šiuo tikslu „Best“ skaito biologų ir neurologų straipsnius, kuriuose pateikiama naujų duomenų ir naujų idėjų, susijusių su specifiniais žmonių miego ciklų iššūkiais. Pvz., Biologo ar neuromokslininko publikacijoje gali būti naujų duomenų apie žmonių, kuriems kyla specifinis miego ciklas, pogrupį, kurį geriausia įtraukti į jos modelius. „Best“ tyrimai taip pat apima tiesioginį bendradarbiavimą su miego / budėjimo tyrinėtojais, kurie atlieka eksperimentus su graužikais arba kurie mato pacientus kliniškai.

„Jums reikia daug bendrauti su biologais ir medicinos mokslininkais, taip pat reikia bendrauti su žmonėmis, kurie generuoja duomenis“, - sakė Bestas. "Jei pasikliaučiau tik dokumentų skaitymu, negalėčiau suprasti visų pagrindų hipotezių ir duomenų rinkimo būdų. Tai galėtų turėti didelės įtakos formuojant matematinius modelius".

Geriausiems tyrimams taip pat naudingas jos ryšys su Ohajo valstijos Matematinių bios mokslų institutu, kuris per metus rengia 12 seminarų, pritraukia visame pasaulyje žinomus bios mokslų ekspertus ir teikia svarbias galimybes kryžminti biologus ir matematikus.

Smegenų sudėtingumo modeliavimas

„Miego ir žadinimo ciklų supratimas gali turėti didžiulį poveikį geriau suvokiant smegenų dinamiką ir, savo ruožtu, kaip sąveikauja ir funkcionuoja viso fiziologinio organizmo sistemos“, - sakė Mary Ann Horn, NSF Matematinių mokslų skyrius. Mokslų programos direktorius. "Tyrimai, apimantys matematikos ir biologijos mokslininkų bendradarbiavimą, duoda rezultatų, kurių biologija ne tik padeda modeliuoti ir analizuoti, bet ir skatina naujus matematinius pokyčius, nes kuriant naujus metodus šiems iššūkiams spręsti yra sukurta".

„Be galo sunku išsiaiškinti, kaip veikia smegenys“, - sakė Bestas. "Mes kalbame apie 200 milijonų neuronų, visą šią chemiją, hormonus - tiek daug kintamųjų. Turime nuspręsti, kaip smegenys atlieka savo užduotis. Visada yra keli būdai, kaip tam tikra užduotis gali įvykti, todėl iššūkis kyla erzinant. informaciją, o mano atveju sukurti gerą modelį, kuris padėtų užpildyti trūkstamus gabalus “.

Iki šiol miego / pažadinimo ciklų modeliai, sukurti „Best“ ir jos bendradarbių, rodo, kad kuo ilgiau „žadinimo smūgis“ trunka naktį, tuo mažesnė tikimybė, kad jį pertrauks miegas. Tačiau modeliai taip pat nurodo, kad tas pats modelis neatrodo galiojantis „miego priepuolyje“ - kuris, atrodo, lygiai taip pat linkęs nutraukti bet kurią akimirką. Be to, modeliai padėjo atskleisti neuronų tinklo struktūrą, įtakojančią miego / žadinimo trukmę.

Rezultatai, tokie kaip šie apie nemandagaus miego reiškinius, po truputį gali padėti geriau suprasti pagrindinį miego / pažadinimo mechanizmą ir tokiu būdu paremti šio mechanizmo modelių kūrimą. Galiausiai tokie modeliai gali padėti tyrėjams sukurti nemigos gydymą, veiksmingas vaistus nuo sveikatos būklės sukeltų miego sutrikimų ar strategijas, kaip greičiau sumažinti srovės atsilikimą.

"Miego tyrimų duomenų yra labai daug", - teigė Bestas. "Bet patys duomenys nesuteikia supratimo. Norėdami įgyti supratimą, turite suprasti pagrindinius nervinius mechanizmus. Miego / pažadinimo laukas dabar auga labai greitai ir tai yra pateikdami naujus duomenis mums aiškinti ir suprasti. Matematinė analizė ir palyginimas su naujais duomenimis turėtų mums padėti suformuluoti naują supratimą apie tai, kaip miego režimas veikia.

Mokslininkai, pavaizduoti straipsniuose „Užkulisiai“, palaikė Nacionalinis mokslo fondas, federalinė agentūra, kuriai pavesta finansuoti pagrindinius mokslinius tyrimus ir švietimą visose mokslo ir inžinerijos srityse. Šioje nuomonėje pateiktos nuomonės, išvados ir išvados ar rekomendacijos yra autoriaus nuomonės, nebūtinai atspindi Nacionalinio mokslo fondo požiūrį. Žr Už scenų archyvo.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Dauguma Paauglių Išauga Iš Savęs Žalojimo
Dauguma Paauglių Išauga Iš Savęs Žalojimo

Rastas Paauglių Socialinės Sėkmės Raktas
Rastas Paauglių Socialinės Sėkmės Raktas

Mokslas Naujienos


Nuotraukos: Šie Žinduolių Protėviai Slidinėjo Iš Juros Periodo Medžių
Nuotraukos: Šie Žinduolių Protėviai Slidinėjo Iš Juros Periodo Medžių

30% Jav Darbuotojų Nemiega Pakankamai
30% Jav Darbuotojų Nemiega Pakankamai

Paslaptingai Traukiantis Protonas Ir Toliau Kelia Galvosūkį Fizikams
Paslaptingai Traukiantis Protonas Ir Toliau Kelia Galvosūkį Fizikams

Kontrabandinis Dinozaurų Sugrįžimas Gali Paskatinti Mongolijos Paleontologiją
Kontrabandinis Dinozaurų Sugrįžimas Gali Paskatinti Mongolijos Paleontologiją

Tyrimas: Žmonės Tiesiog Jaučia Kitų Skausmą
Tyrimas: Žmonės Tiesiog Jaučia Kitų Skausmą


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com