Hjärnskanningar avslöjar varför det tar så lång tid att vakna på morgonen

Varje morgon drabbar människor sömnigt sig ut ur sängen och vandrar genom en hjärndimma som verkar ta evigt för att sprida sig. Tidiga stigningar kommer att förneka att det existerar, men bevis i ett nytt papper i tidningen Neuroimage föreslår annars. University of California, Berkeley team bakom studien avslöjar också det enda sättet att få igenom det.

Termen för den kognitiva dimma är "sömnstörhet" men före den aktuella studien har vi aldrig varit helt säkra på varför människor upplever det, säger Raphael Vallat, Ph.D., huvudstudent författare och doktorand vid universitetet av Kalifornien, Berkeley. I papperet föreslår han en anledning till att det existerar: Även när kroppen är vaken och rör sig på morgonen, sover sin hjärna i någon kapacitet någon gång efter.

"När vi vaknar från sömnen, växlar vår hjärna inte omedelbart från ett viloläge till ett helt väckt tillstånd utan går fort igenom denna övergångsperiod kallad sömnstörhet som kan ta upp till 30 minuter, säger Vallat Omvänd. "Under denna period växlar hjärnan gradvis från sömn till normal vakenhet, och det gör också vårt mentala / kognitiva resultat."

För att visa hur verkligt denna övergångsperiod är, hade Vallat 34 deltagare ta 45 minuters tupplur, där de gick in i två perioder med djup sömn, känd som N2 och N3. (De kom dock inte in i snabb ögonrörelse (REM) sömn - den djupaste typen av sömn.) När de vaknade provade Vallat sin vakenhet med två subtraktionstester, en fem minut efter att vakna och en annan 25 minuter efter vakna.

Som alla som har erfaren hjärntimm kan förvänta sig, tenderade ämnena att göra fler misstag rätt vid uppvaknande - och deras hjärnskanningar antydde varför.

När vi är vakna svänger hjärnan mellan två olika "lägen" som förekommer i två separata kretsar: ett fokuserat uppgiftsaktivt läge (som vi använder när vi läser eller är produktiva) och ett icke-fokuserat, uppgiftsnegativt läge (vilket är att tänka på). Medan vi är vakna växlar vi mellan dessa två lägen: När det aktiva aktiva läget är funktionellt, är det vanligen en minskning av aktiviteten i den arbetsnegativa kretsen.

Vad som gör perioden för sömninerti annorlunda, säger Vallat, är att hjärnan kämpar för att byta vätska mellan kretsarna.

"Så det är som om vår hjärna inte kunde växla mellan dessa två lägen, och som en följd fann vi också att våra deltagare hade lägre prestanda under sömnstörhet i en mental beräkning," säger han.

Vallats resultat visar att hjärnan långsamt återfår förmågan att växla mellan dessa två lägen, dividerad med "funktionell segregation" under "sleep inertia" -perioden. Han anser att det tar ungefär 30 minuter att fullt ut uppnå detta.

Tyvärr, Vallat laments, det finns inte mycket vi kan göra för att påskynda väckande processen. Inte ens en koffeinhöjning är en sann lösning.

"Det finns några resultat som visar att koffein ökar funktionell segregering mellan de aktiva och aktiva negativa nätverken, vilket förbättrar hjärnans förmåga att växla mellan dessa två lägen", säger Vallat. Men det kanske inte fungerar snabb tillräckligt för att skära genom sömnstörningen.

"För det första tar koffein 30 till 60 minuter för att nå sin toppnivå, och vi vet att sömnstörning vanligtvis sprider sig inom 30 minuter, så till och med innan koffeinet faktiskt börjar ha en stark verkan på din kropp", tillägger han.

I stället för att försöka att koffeinera genom en period med långsam hjärnfunktion, rekommenderar Vallat att kanske den enda verkliga toniken för sömnberoende är tid.

"Det bästa är att vänta några minuter innan du fattar några viktiga beslut eller slår vägen, speciellt om du känner att du bara har vaknat från ett djupt slummer", rekommenderar han.

Abstrakt:

De första minuterna efter uppvaknande från sömn markeras typiskt av minskad vaksamhet, ökad sömnighet och nedsatt prestanda, ett tillstånd som kallas sömntröghet. Trots att beteendemässiga aspekter av sömnstörning är väl dokumenterade, förblir dess cerebrala korrelationer dåligt förstådda. Den föreliggande studien syftade till att fylla detta gap genom att mäta i 34 deltagare förändringar i beteendemässig prestanda (fallande subtraktionsuppgift, DST), EEG spektralkraft och vilande fMRI funktionell anslutning över tre tidspunkter: före en 45-min eftermiddag tupplur, 5 min efter uppvaknande från tuppet och 25 min efter uppvaknande. Våra resultat visade försämrad prestanda vid DST vid uppvaknande och ett intrång av sömnspecifika funktioner (spektral kraft och funktionell anslutning) till våldsam hjärnaktivitet, vars intensitet var beroende av tidigare sömn och djup för funktionell anslutning (14 deltagare väckt från N2 sömn, 20 från N3 sömn). Uppvaknande i N3 (djup) sömn inducerade de mest robusta förändringarna och kännetecknades av en global förlust av hjärnfunktionell segregering mellan uppgiftspositiv (dorsal attention, salience, sensorimotorisk) och uppgiftsnegativ (standardmodus) nätverk. Betydande korrelationer observerades särskilt mellan EEG-deltaffekten och den funktionella anslutningen mellan standard- och dorsal-uppmärksamhetsnäten, samt mellan procentandelen av misstag vid DST och standardnätverkets funktionella anslutning. Dessa resultat lyfter fram (1) signifikanta korrelationer mellan EEG- och fMRI-funktionella anslutningsåtgärder, (2) signifikanta korrelationer mellan beteendets aspekt av sömnstörning och åtgärder för hjärnfunktion vid uppvaknande (både EEG och fMRI) och (3) den viktiga skillnaden i hjärnbotten i sömnstörhet vid uppvaknande från N2 och N3 sömn.