Forskning fra Instituto de Neurociencias i Elche har afsløret, hvordan hjernen organiserer og dirigerer sin langsomste aktivitet, kendt som langsomme oscillationer. I et studie publiceret i tidsskriftet iScience, ledet af Ramón Reig, viser forskerne, at det ikke kun er den anatomiske struktur, der afgør retningen for disse bølger, men også graden af neuronal excitabilitet i de forskellige hjerneområder. Dette fænomen blev afdækket ved hjælp af en avanceret computer model, der kombinerer lokal aktivitet i isolerede neurale netværk med global interaktion mellem hjerneområder.
Modellen afslørede, at når flere hjerneområder forbindes, synkroniseres forskellene mellem dem, hvilket skaber en koordineret aktivitet styret af den mest excitable region. Ifølge forskerne fungerer denne dynamik ligesom et klasselokale, hvor en elev kan definere en trend, som de andre følger. Dette hjælper med at forklare, hvorfor langsomme bølger, på trods af forskellighed i hjerneområdernes egenskaber, bevæger sig i harmoni.
Forskerne fandt desuden, at det ikke kun var anatomien, der styrede bølgerne, men også specifik neuronal excitabilitet. Ved at øge excitabiliteten i den occipitale lap hos anæstesiasserede mus, ændrede bølgerne retning og bevægede sig fra bag til front af hjernen. Under normale omstændigheder spiller disse oscillationer en vigtig rolle under dyb søvn og anæstesi, men når reguleringsmekanismerne ændres, kan de optræde under vågenhed eller transformere sig til elektriske mønstre, der er forbundet med epilepsi.
Studiet har således ikke alene givet indblik i de underliggende mekanismer for langsomme hjernebølger, men det repræsenterer også et metodologisk fremskridt ved at kombinere eksperimentelle data med matematiske modeller. Ifølge forskerne kan disse modeller bruges til at udforske scenarier, der er vanskelige at reproducere i laboratoriet og til at teste hypoteser grundigt.