Стало известно, как очищается мозг во время сна

Специалисты Бостонского университета пытались понять, почему плохое качество сна связано с повышенным риском возникновения различных хронических состояний — от деменции до сердечных заболеваний и депрессии — и в процессе изучения вопроса сделали удивительное открытие. Помогли им в этом 13 спящих добровольцев в возрасте от 23 до 33 лет.

По словам ученых, от желающих участвовать в испытаниях сна за деньги обычно нет отбоя. Но эти люди еще не знают, что их ждет. Например, упомянутые тринадцать должны были заснуть в ЭЭГ-головных уборах внутри работающего аппарата МРТ, который, разумеется, шумел. Некоторые долго ворочались, но в итоге уснули все. Очевидно, испытуемых мотивировала мысль о предстоящем вознаграждении.

Ученые, наоборот, бодрствовали всю ночь. С помощью ЭЭГ они могли видеть, в какой фазе сна находится каждый из участников: в фазе глубокого сна у всех испытуемых обнаружилось нечто общее и ранее не виденное.

Во время медленного сна в головном мозге людей возникали «большие пульсирующие волны спинномозговой жидкости» тесно связанные с активностью мозговых волн и кровотоком.

«Мы уже давно знали о нейронных волнах активности», — говорит соавтор исследования Лаура Льюис, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Бостонском университете, — «Но только теперь стало ясно, что спинномозговая жидкость тоже образует волны. Последовательность этапов такая: в медленной фазе сна нейроны снижают свою активность, это влечет за собой отток крови из головы, а на смену крови приходит волна спинномозговой жидкости. Затем фаза медленного сна заканчивается, нейроны вновь активируются и процесс обращается вспять».

Обнаруженная волновая активность представлена на видео. За волнами притока крови (красный) следуют волны спинномозговой жидкости (синий).

Ученые давно предполагали, что поток CSF помогает вымывать токсичные, ухудшающие память белки из мозга (в частности, бета-амилоид и тау-белок, связанные с болезнями Альцгеймера и Паркинсона. Но теперь впервые увидели, как именно это происходит. Обнаруженный феномен вполне согласуется с появлением возрастных болезней.

Известно, что с возрастом наш мозг генерирует меньше медленных волн — сон становится более поверхностным. Теперь исследователям понятно, как это может влиять на кровоток в мозге и пульсацию очищающей CSF. Волн спинномозговой жидкости становится меньше, что, вероятно, приводит к накоплению токсичных белков и снижению памяти. 

Интересно, что ранее ученые не были склонны связывать эти процессы, но теперь общепринятая точка зрения может измениться.

С целью более подробного изучения того, как старение влияет на кровоток во время сна и CSF в головном мозге, Льюис и ее команда планируют пригласить для испытаний пожилых людей. Правда, исследователи немного переживают, как немолодые люди будут засыпать в необычной обстановке, но наука требует жертв.

Перед командой ученых стоит загадка, которую они хотят непременно решить: как именно наши мозговые волны, кровоток и CSF столь идеально синхронизируются друг с другом? Может быть, с возрастом происходит не просто уменьшение определенной волновой активности, а именно рассинхронизация?

Также интересно выявить причинно-следственные связи явления. Что все-таки первично в слаженных действиях триады нейроны-кровоток-спинномозговая жидкость? Или существует некая скрытая сила, которая управляет процессом извне? Эти вопросы пока ждут своих ответов.