שינה עמוקה ללא תנועת עיניים מהירה (NREM) מצטמצמת לשלב מובחן הנקרא שנת גלים איטיים (SWS), או שלב N3. באלקטרואנצפלוגרם (EEG), שלב זה מוגדר על ידי פעילות חשמלית בעלת אמפליטודה גבוהה ותדר נמוך.
המונח "גלי דלתא" יכול להתייחס לטווח מתח ספציפי אחד, אך במחקרי שינה הוא משמש לעיתים קרובות במובן רחב יותר. הוא כולל גלי דלתא שנמדדו בין 75 ל-140 מיקרו-וולט, גלים איטיים ב-EEG מעל 140 מיקרו-וולט, תנודות איטיות מתחת ל-1 הרץ, ופעילות גלים איטיים בטווח של 0.75 עד 4.5 הרץ.
תפקידם של גלי דלתא בשינה ומנוחה
גלי דלתא קשורים קשר הדוק לחלק המשקם של השינה, אך הם אינם פועלים כטיפול נפרד או כמתג שניתן פשוט להדליק. הם מופיעים כחלק משינויים מתואמים במוח, בטמפרטורת הגוף, בהורמונים, בפעילות האוטונומית ובדחף השינה.
העיתוי של שינויים אלה נשלט הן על ידי השעון הביולוגי (הקצב הצירקדי) והן על ידי הצורך בהתאוששות שהצטבר במהלך הערות. לילה עם מספיק שעות שינה כוללות עדיין יכול להרגיש לא מרענן אם השינה מקוטעת או שאינה מותאמת היטב לעיתוי הביולוגי.
כיצד תנודות איטיות בקליפת המוח מייצרות גלי דלתא נודדים
החתימה החשמלית של שלב N3 מתחילה ברמת הנוירונים בקליפת המוח. מנקודת מבט של מדעי המוח, האירוע הבסיסי הוא התנודה האיטית מתחת ל-1 הרץ.
כל מחזור משתנה בין שני מצבים:
הראשון הוא מצב מטה (down state) של היפר-פולריזציה, שלב שבו פוטנציאל הממברנה של הנוירון מתרחק מסף העירור והפעילות שוככת.
השני הוא מצב מעלה (up state) של דה-פולריזציה, שלב שבו פוטנציאל הממברנה מתקרב לסף העירור והתאים פועלים באינטנסיביות.
השתנות זו מסתנכרנת בין אוכלוסיות נוירונים גדולות וגם מארגנת מקצבי שינה אחרים, כולל כישורי שינה (spindles) וגלים איטיים.
רישומי EEG בצפיפות גבוהה מראים כי כל מחזור של תנודה איטית זו מתנהג כגל נודד. הוא מתחיל באתר מוגדר, לרוב באזורים הקדם-מצחיים-אורביטופרונטליים, ולאחר מכן נע על פני הקרקפת בכיוון קדמי-אחורי (אנטרופוסטריורי). יתרה מכך, המהירות המוערכת היא בין 1.2 ל-7.0 מטרים לשנייה.
ככל שהשינה מעמיקה, קצב הגלים הללו עולה ומתקרב לכמעט פעם בשנייה. דפוס זה הוא לרוב חלק מפרופיל רשם גלי המוח (EEG) התקין של מבוגר רחב יותר לאורך שלבי השינה השונים.
מחקרים מצביעים על כך שמקור הגל ודפוס התפשטותו ניתנים לשחזור בין לילות שונים ובין נבדקים שונים. חוקרים מתארים זאת כתוכנית מתאר של עירור וקישוריות בקליפת המוח.
גל נוטה לעבור באותו מסלול כללי מכיוון שמסלול זה משקף תכונות יציבות של קליפת המוח שמתחתיו. ההתפשטות המסודרת של פעילות מתואמת לאורך נתיבים מקושרים עשויה לתרום לפלסטיסיות סינפטית תלויית עיתוי דחפים (spike timing-dependent synaptic plasticity), תהליך שבו העיתוי היחסי של ירי הנוירונים משפיע על חוזק הקשר. מנגנון זה הופך לרלוונטי שוב כאשר בוחנים גיבוש זיכרון.
אופיו הפעיל של מצב זה מתגלה באמצעות EEG ו-MRI תפקודי בו-זמנית. בקרב 14 מתנדבים בריאים שלא נמנעה מהם שינה, גלים איטיים מעל 140 מיקרו-וולט וגלי דלתא בין 75 ל-140 מיקרו-וולט נקשרו לעלייה משמעותית בפעילות המוחית במספר אזורים בקליפת המוח. האזורים המעורבים כללו את האזור המצחי התחתון, המצחי המדיאלי, הפרקונאוס והחגורה האחורי.
גלים איטיים הפעילו גם את הפיתול הפארה-היפוקמפלי, את המוח הקטן ואת גזע המוח. בנוסף, גלי דלתא הראו תגובה פרונטלית (מצחית) בולטת יותר.
ראיות אלה קוראות תיגר ישיר על התפיסה הישנה של שינה עם גלים איטיים (SWS) כתקופה של חוסר פעילות מוחית. במהלך שלב N3, אזורים מוחיים ספציפיים מסתנכרנים לתנודה האיטית והופכים לפעילים.
מדוע פעילות דלתא עוקבת אחר דחף השינה ההומאוסטטי
פעילות דלתא עוקבת גם אחר כמות דחף השינה שהצטברה. פעילות גלים איטיים, עוצמת ה-EEG בטווח האיטי והדלתא, פוחתת במהלך מחזור שינה. ירידה זו מתרחשת גם כאשר עיתוי השינה מוסט באופן ניסיוני.
בפרוטוקול אחד, שמונה גברים חיו בסביבה נטולת רמזי זמן במשך 33 עד 36 ימים ועקבו אחר מחזור פעילות-מנוחה של 28 שעות. מחזורי השינה נמשכו 9.33 שעות והתרחשו בכל שלבי המחזור הצירקדי האנדוגני. המבנה הפריד בין העיתוי הצירקדי לבין דחף השינה ההומאוסטטי.
בתנאים אלה, פעילות הגלים האיטיים בשינה שאינה שנת חלום (non-REM) פחתה במהלך כל מחזור שינה. דפוס זה מזהה את פעילות הגלים האיטיים כמדד להומאוסטזיס של השינה, התהליך הפנימי העוקב אחר הצורך בשינה.
פעילות הגלים האיטיים הראתה גם אפנון צירקדי בעל אמפליטודה נמוכה, אך אפנון זה לא היה מקביל למחזוריות הצירקדית של הנטייה לישון. אותו מחקר מצא קצב צירקדי חזק בשנת חלום (REM), כאשר השיא שלו ממוקם זמן קצר לאחר נקודת המינימום של קצב טמפרטורת הגוף הבסיסית.
יתרה מכך, פעילות כישורי השינה הראתה קצב צירקדי אנדוגני מובהק, כאשר השיא שלה קרוב לשעת ההרדמות הרגילה. עם זאת, פעילות הגלים האיטיים לא עקבה אחר קצבים אלו. ניגוד זה תומך ברעיון שפעילות דלתא משקפת בעיקר את דחף השינה ההומאוסטטי ולא את תפוקת השעון הצירקדי.
דיכוי ניסיוני מבהיר את הקשר ההומאוסטטי עוד יותר. טסאלי ושותפיו הראו כי במבוגרים צעירים ובריאים, דיכוי סלקטיבי לאורך כל הלילה של SWS הפחית את העוצמה הספקטרלית של דלתא מבלי לשנות את זמן השינה הכולל. ההתערבות הפחיתה את טווח תדרי ה-EEG הדומיננטי של SWS והותירה פסי תדרים אחרים של EEG ללא שינוי.
לפיכך, ניתן לדכא את פעילות הדלתא באופן בלתי תלוי במשך השינה. אותו מערך ניסיוני פתח גם פתח לבחינה ישירה של השאלה האם ל-SWS יש חשיבות לגוף מחוץ למוח.
כיצד תנודות איטיות מצמדות בין קליפת המוח החדשה להיפוקמפוס
הערך התפקודי של תנודות אלו בא לידי ביטוי בחלקו בקשר העיתוי שלהן עם הפעילות ההיפוקמפלית. תנודות איטיות שמקורן בקליפת המוח החדשה (נאוקורטקס) הקדם-מצחית מאגדות את פעילות רשת הנוירונים במהלך שלב N3. השפעה מאגדת זו משתרעת על פעילות גלי
Emotiv היא מובילה בתחום הנוירוטכנולוגיה המסייעת לקדם מחקר במדעי המוח באמצעות כלי EEG נגישים וכלי נתוני מוח.
הבהרה רפואית: המידע המסופק באתר זה נועד למטרות חינוכיות ואינפורמטיביות בלבד ואינו מיועד לשמש כייעוץ רפואי או בריאותי. תוכן זה עלול להכיל שגיאות ואין להסתמך עליו לצורך קבלת החלטות משנות חיים בנושאי בריאות, רפואה או סגנון חיים. פנה תמיד לקבלת ייעוץ מהרופא שלך או מכל גורם רפואי מוסמך אחר בכל שאלה שעשויה להיות לך בנוגע למצב רפואי או לטיפול.
כריסטיאן בורגוס
