В выводах, которые придают новый смысл старой пословице о том, что хороший ночной сон очищает разум, новое исследование показывает, что недавно открытая система, которая выводит отходы из мозга, в основном активна во время сна. Это открытие может изменить представление ученых о биологическом предназначении сна и указать на новые способы лечения неврологических расстройств.
Своевременное удаление отходов из мозга имеет важное значение, когда неконтролируемое накопление токсичных белков, таких как бета-амилоид, может привести к болезни Альцгеймера. Фактически, почти каждое нейродегенеративное заболевание связано с накоплением продуктов жизнедеятельности клеток.
Одним из ключей к разгадке того, что глимфатическая система может быть более активной во время сна, был тот факт, что количество энергии, потребляемой мозгом, не уменьшается резко, пока мы спим. Поскольку перекачивание спинномозговой жидкости требует большого количества энергии, исследователи предположили, что процесс очистки может быть несовместим с функциями, которые мозг должен выполнять, когда мы бодрствуем и активно обрабатываем информацию.
В ходе серии экспериментов на мышах исследователи обнаружили, что глимфатическая система была почти в 10 раз активнее во время сна и что спящий мозг удалял значительно больше бета-амилоида.
"Мозг имеет в своем распоряжении лишь ограниченное количество энергии, и кажется, что он должен выбирать между двумя различными функциональными состояниями – бодрствование и осведомленность или сон и очистка," сказал Недергаард. "Вы можете думать об этом как о домашней вечеринке. Вы можете либо развлекать гостей, либо наводить порядок в доме, но вы не можете делать и то, и другое одновременно."
Еще одно поразительное открытие заключалось в том, что клетки мозга "сокращаться" на 60 процентов во время сна. Это сокращение создает больше пространства между клетками и позволяет спинномозговой жидкости более свободно проходить через ткани мозга. Напротив, в бодрствующем состоянии клетки мозга расположены ближе друг к другу, что ограничивает поток спинномозговой жидкости.
Исследователи заметили, что гормон под названием норадреналин менее активен во сне. Известно, что этот нейротрансмиттер выделяется всплесками, когда мозгу необходимо привести в готовность, обычно в ответ на страх или другой внешний раздражитель. Исследователи предполагают, что норадреналин может служить "главный регулятор" контроль сокращения и расширения клеток мозга во время циклов сна-бодрствования.
"Эти результаты имеют важное значение для лечения болезни «грязного мозга», такой как болезнь Альцгеймера," сказал Недергаард. "Точное понимание того, как и когда мозг активирует глимфатическую систему и удаляет отходы, является важным первым шагом в усилиях по потенциальной модуляции этой системы и повышению ее эффективности."