این پژوهش نشان می‌دهد که ضعف تمرکز ناشی از خستگی، با تغییرات مشهود در جریان خون و اندازه مردمک چشم نیز ارتباط دارد. قبل از این، مشخص نبود که این واکنش‌های فیزیولوژیک هنگام “خاموشی” مغز به علت خستگی چطور به‌صورت هماهنگ عمل می‌کنند.
لورالویی لوئیس، استادیار رشته علوم اعصاب در ام‌آی‌تی و یکی از نویسندگان این پژوهش، اظهار داشت: «ما با اندازه‌گیری و بررسی همزمان انواع مختلف اطلاعات مغزی، دریافته‌ایم که عواملی که در ابتدا به‌نظر می‌رسید جدا هستند، در حقیقت به‌صورت همزمان فعالیت می‌کنند.»
خواب برای حفظ سلامتی مغز امری ضروری است و متخصصان توصیه می‌کنند بزرگترها هر شب بین ۷ تا ۹ ساعت بخوابند. کمبود خواب نه‌تنها بر سلامت روانی و جسمی تأثیر می‌گذارد بلکه بر توانایی تمرکز نیز خلل وارد می‌کند. با این حال، ارتباط عصبی بین از دست رفتن توجه و اختلال در تمرکز ناشی از کم‌خوابی هنوز به‌طور کامل درک نشده بود.
محققان برای مطالعه این موضوع، ۲۶ داوطلب سالم بین ۱۹ تا ۴۰ سال و شامل ۱۹ زن را تحت آزمایش قرار دادند. تمامی شرکت‌کنندگان در دو شرایط آزمایش که هر یک حدود ۱۰ روز فاصله داشتند، شرکت کردند: وضعیت خواب کافی و وضعیت بی‌خوابی. در طراحی این مطالعه، نیمی از داوطلبان ابتدا تحت شرایط خواب کافی آزمایش شدند و نیمی دیگر با شرایط بی‌خوابی شروع کردند.
افراد در حالت خواب کافی، بین ۶.۵ تا ۹ ساعت خواب در خانه داشتند، در حالی که گروه محروم از خواب یک شب کامل در آزمایشگاه بیدار نگه‌داشته شدند. صبح روز قبل از هر آزمایش، محققان کلاه‌های مخصوص نوارمغز را بر سر شرکت‌کنندگان قرار دادند تا امواج مغزی آن‌ها را ثبت کنند و به‌طور همزمان، آن‌ها تحت اسکن اف‌ام‌آر‌ای (fMRI) قرار گرفتند تا الگوهای جریان خون و جریان مایع مغزی‌نخاعی را در مغز مورد بررسی قرار دهند. همچنین حسگرهای چشمی اندازه مردمک‌ها را اندازه‌گیری کردند.
پس از آن، شرکت‌کنندگان برای سنجش توجه دیداری و شنیداری وظایفی را انجام دادند؛ به‌عنوان مثال، باید به‌محض مشاهده تصویر یا شنیدن صدا، دکمه‌ای را فشار می‌دادند. همچنین، محققان به مدت ۲۵ دقیقه فعالیت پایه مغز آن‌ها را در حال خواب ثبت کردند.
طبق انتظار، افراد در حالت خستگی تحرکات را با تأخیر بیشتری شناسایی کرده و نشانه‌های بیشتری را از دست دادند، اما آنچه محققان را شگفت‌زده کرد، مشاهده جریان‌های شدید و ناگهانی (پالس) مایع مغزی‌نخاعی در مغز افراد خسته بود؛ حالتی که با کندتر شدن امواج مغزی مرتبط بود، به‌گونه‌ای که این الگوی فعالیت مغزی معمولاً در شرایط خواب عمیق غیر REM مشاهده می‌شود. لوئیس خاطرنشان کرد: «ما این نوع الگوها را قبلاً فقط هنگام خواب دیده بودیم، نه در افرادی که بیدارند.»
رابطه نزدیکی بین جریان مایع مغزی‌نخاعی و اندازه مردمک چشم نیز مشاهده شد. به این معنا که هر باری که مردمک چشم گشاد می‌شد، مایع با سرعت بیشتری وارد مغز می‌شد و زمانیکه مردمک تنگ می‌گردید، مایع از مغز خارج می‌شد. این هماهنگی در افراد محروم از خواب به‌طور قابل توجهی قوی‌تر بود؛ نشانه‌ای از اینکه سیستم گردش خون ممکن است در این زمینه نقش کلیدی ایفا کند.
این جریان‌های ناگهانی مایع مغزی‌نخاعی در لحظاتی که فرد هنگام انجام فعالیتی ناگهان تمرکز خود را از دست می‌دهد یا در زمان‌های کوتاه دچار حواس‌پرتی می‌شود نیز مشاهده شد.
زینونگ یانگ، نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح داد: «زمانی که فرد به‌مدت چند لحظهلاً توجه خود را از دست می‌دهد، مایع از مغز خارج می‌شود و به‌محض اینکه توجه برمی‌گردد و فرد دوباره به محرک‌ها پاسخ می‌دهد، این مایع دوباره وارد مغز می‌شود.»
لوئیس اضافه کرد: «این پدیده‌ها معمولاً آن‌قدر همزمان پیش نمی‌آید که انتظار داریم. اینکه توانایی توجه ما و حرکت مایع مغزی در مغز چنین ارتباط دقیقی دارند، واقعاً شگفت‌آور است.»
به‌گفته پژوهشگران، این الگوها احتمالاً نشان‌دهنده این واقعیت هستند که مغز فرد بی‌خواب، در حالی که هنوز بیدار است، برای لحظاتی کوتاه به حالتی شبیه خواب می‌رود. این افت‌های موقتی در توجه، در واقع آغاز فرآیندهایی شبیه خواب هستند، اما قبل از اینکه فرد واقعاً به خواب برود، متوقف می‌شوند. با این وجود، لوئیس تأکید کرد که هنوز مشخص نیست چرا در این شرایط تغییرات مهمی در جریان خون ایجاد می‌شود. پژوهش‌های آتی می‌توانند به بررسی تأثیر این تغییرات بر فرایند پاکسازی مواد زائد و سموم ناشی از فعالیت سلول‌های مغز بپردازند.