Как отходы вымываются из нашего мозга во время сна
Впервые новое исследование показало, что спинномозговая жидкость волнообразно проникает в мозг и выходит из него во время сна, помогая выводить отходы.
Недавно, Медицинские новости сегодня сообщил об исследовании, в котором было обнаружено, что специализированные иммунные клетки более активны в мозге во время сна, выполняя поддерживающую работу.
Исследователи знают, что сон важен - не только с точки зрения способности мозга реагировать, но и для «освобождения места» для процессов «очистки».
Однако многие механизмы, с помощью которых происходит выведение отходов мозга во время сна, остаются неясными.
Теперь исследователи из Бостонского университета в Массачусетсе обнаружили, что во время сна жидкость, присутствующая в головном и спинном мозге, называемая спинномозговой жидкостью, смывается волнами, помогая мозгу избавиться от накопившегося метаболического мусора.
«Мы уже давно знаем, что в нейронах присутствуют электрические волны активности. Но раньше мы не осознавали, что в спинномозговой жидкости тоже есть волны », - объясняет соавтор исследования Лаура Льюис.
Сложный процесс синхронизации
Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Наука - включены 13 участников в возрасте 23–33 лет, которые согласились пройти сканирование мозга во время сна.
Процесс был непростым. Участникам приходилось носить колпачки для ЭЭГ, которые позволяли исследователям измерять электрическую активность в их мозгу, лежа в аппарате МРТ, где они должны были спать.
Однако спать в этом месте может быть сложно, так как аппараты МРТ очень шумные. «Оказывается, работа [участников] на самом деле - втайне - почти самая сложная часть нашего исследования», - говорит Льюис.
«У нас есть все это причудливое оборудование и сложные технологии, и часто большая проблема заключается в том, что люди не могут заснуть, потому что они находятся в очень громкой металлической трубе, и это просто странная среда», - отмечает она.
Несмотря на эти проблемы, исследователям удалось - вероятно, впервые - контролировать активность спинномозговой жидкости в головном мозге участников во время сна.
Они увидели, что спинномозговая жидкость, кажется, «синхронизируется» с мозговыми волнами, что, вероятно, помогает удалять отходы мозга. Эти отходы включают потенциально токсичные белки, которые в противном случае могут образовывать скопления, которые могут нарушить поток информации между нейронами.
Эти открытия, добавляют исследователи, также могут пролить новый свет на механизмы, лежащие в основе таких состояний, как болезнь Альцгеймера, при которой токсичные белковые бляшки играют ключевую роль в потере памяти и других когнитивных нарушениях.
Они также объясняют, что нормальное старение может быть связано с ухудшением самоочищения мозга. С возрастом человеческий мозг, как правило, генерирует меньше медленных волн, что может снизить кровоток в головном мозге, а также пульсацию спинномозговой жидкости.
«Это такой драматический эффект», - подчеркивает Льюис. «[Цереброспинальная жидкость, пульсирующая в головном мозге во время сна] - это то, о чем мы даже не подозревали, и теперь мы можем просто взглянуть на одну область мозга и сразу же получить данные о состоянии мозга, в котором кто-то находится».
«Каковы причинные связи?»
В дальнейшем Льюис и его коллеги стремятся ответить на несколько интригующих вопросов. Во-первых, они хотели бы привлечь более старшую когорту для своего следующего исследования, чтобы выяснить, влияет ли и как естественное старение на работу спинномозговой жидкости в головном мозге.
Затем они также хотели бы установить, как мозговые волны, кровоток в головном мозге и спинномозговая жидкость синхронизируются, чтобы «вымыть» отходы.
«Мы действительно видим, что нервные изменения всегда, кажется, происходят вначале, а затем за ними следует кровоток из головы, а затем волна спинномозговой жидкости в голову», - говорит Льюис. Однако она добавляет, что еще остается много неизвестного.
Команда считает, что, когда нейроны отключаются во время сна, им нужно меньше кислорода, что приводит к оттоку крови из мозга. Это, в свою очередь, означает, что давление в головном мозге также падает, поэтому спинномозговая жидкость должна увеличиваться, чтобы поддерживать нормальное давление в отсутствие крови.
«Но это всего лишь одна возможность. Каковы причинно-следственные связи? Один из этих процессов вызывает другие? Или есть какая-то скрытая сила, которая движет ими всеми? »
Лаура Льюис
Вот некоторые из вопросов, на которые пока нет ответа.
