Сон - это парадокс. Его кажущееся спокойствие контрастирует с бурлящей деятельностью мозга. Ночь тиха, но мозг далеко не бездействует. Во время сна клетки мозга производят всплески электрических импульсов, которые складываются в ритмичные волны - признак повышенной функциональности клеток мозга.
Но почему мозг активен, когда мы отдыхаем?
Медленные мозговые волны ассоциируются со спокойным, освежающим сном. А теперь ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили, что мозговые волны помогают вымывать из мозга отходы во время сна. Отдельные нервные клетки координируют свою работу, создавая ритмичные волны, которые продвигают жидкость через плотную ткань мозга, омывая ее в процессе. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Nature.
"Эти нейроны - миниатюрные насосы. Синхронизированная нейронная активность обеспечивает движение жидкости и удаление мусора из мозга. Если мы сможем развить этот процесс, то появится возможность отсрочить или даже предотвратить неврологические заболевания, в том числе болезни Альцгеймера и Паркинсона, при которых в мозге накапливается избыток мусора - метаболических отходов и нежелательных белков - и это приводит к нейродегенерации", - объясняет первый автор исследования Ли-Фенг Цзян-Си, PhD, научный сотрудник отделения патологии и иммунологии.
Клетки мозга управляют мыслями, чувствами и движениями тела, а также формируют динамические сети, необходимые для формирования памяти и решения проблем. Но для выполнения таких энергоемких задач клеткам мозга требуется топливо. При потреблении питательных веществ из рациона в них образуются метаболические отходы.
"Очень важно, чтобы мозг избавлялся от метаболических отходов, которые могут накапливаться и способствовать развитию нейродегенеративных заболеваний", - говорит Джонатан Кипнис, старший автор статьи, PhD, заслуженный профессор патологии и иммунологии Алана А. и Эдит Л. Вольфф и один из исследователей BJC. "Мы знали, что сон - это время, когда мозг запускает процесс очистки, чтобы вымыть отходы и токсины, накопившиеся за время бодрствования. Но мы не знали, как это происходит. Эти результаты могут указать нам на стратегии и потенциальные методы лечения, позволяющие ускорить удаление вредных отходов и устранить их до того, как они приведут к тяжелым последствиям".
Но очистка плотного мозга - непростая задача. Спинномозговая жидкость, окружающая мозг, проникает внутрь и пробирается через сложные клеточные сети, собирая по пути токсичные отходы. Выходя из мозга, загрязненная жидкость должна пройти через барьер, прежде чем попасть в лимфатические сосуды в твердой мозговой оболочке - внешнем слое ткани, окутывающем мозг под черепом. Но что обеспечивает движение жидкости в мозг, через него и из него?
Изучая мозг спящих мышей, исследователи обнаружили, что нейроны управляют процессом очистки, подавая электрические сигналы в согласованном порядке и создавая ритмичные волны в мозге, пояснил Цзян Си. Они определили, что такие волны приводят в движение жидкость.
Исследовательская группа отключила определенные участки мозга, чтобы нейроны в этих областях не создавали ритмичные волны. Без этих волн свежая спинномозговая жидкость не могла протекать через отключенные участки мозга, а задержанные отходы не могли покинуть мозговую ткань.
"Одна из причин, по которой мы спим, - это очищение мозга. И если мы можем улучшить этот процесс очищения, то, возможно, можно спать меньше и оставаться здоровым. Не все имеют возможность спать по восемь часов в сутки, а потеря сна сказывается на здоровье. Другие исследования показали, что у мышей, которые генетически настроены на то, чтобы спать меньше, здоровый мозг. Может быть, это связано с тем, что они эффективнее очищают свой мозг от отходов? Можем ли мы помочь людям, страдающим бессонницей, улучшив способность их мозга к очистке, чтобы они могли обходиться меньшим количеством сна?", - говорит Кипнис.
Характер мозговых волн меняется на протяжении всех циклов сна. Примечательно, что более высокие мозговые волны с большей амплитудой перемещают жидкость с большей силой. Теперь исследователям интересно понять, почему нейроны во время сна пускают волны с разной ритмичностью и какие области мозга наиболее уязвимы для накопления отходов.
"Мы думаем, что процесс очистки мозга похож на мытье посуды. Например, вы начинаете с больших, медленных, ритмичных движений по вытиранию, чтобы убрать растворимые отходы, разбрызганные по тарелке. Затем вы уменьшаете амплитуду движений и увеличиваете их скорость, чтобы удалить особенно липкие пищевые отходы на тарелке. Несмотря на различную амплитуду и ритм движений ваших рук, общая цель остается неизменной: удалить различные виды отходов с посуды. Возможно, мозг подстраивает свой метод очистки в зависимости от типа и количества отходов", - объясняет нейробиолог Цзян Си.
Медицинская школа Вашингтонского университета, Пер.: PSYCHOL-OK.RU
