Во время сна в мозге включается специальная мусороуборочная система, которая очищает от биохимического мусора спинномозговую жидкость, омывающую нейроны.
Треть жизни мы проводим во сне, но наука до сих пор до конца не разобралась с тем, зачем нужен сон. Мы действительно отдыхаем в это время, и физически (физиологически), и психически, но что при этом происходит? Особенно исследователей занимает когнитивно-психический аспект сна, и одна из популярных гипотез утверждает, что сон нужен для консолидации памяти, для перевода нужных сведений из кратковременной памяти в долговременную.
Каналы мусороуборочной «глимфатической» системы в мозге мыши (фото авторов работы).
Между тем сон необходим мозгу также для того, чтобы привести в порядок собственную физиологию. Об этом в Science Translational Medicine пишут Майкен Недергард и её сотрудники из Медицинского центра Рочестерского университета (США). Тут следует напомнить, что год назад эта же группа сообщала об открытии в мозге особой мусороуборочной системы (её назвали «глимфатической»), которая представляет собой систему трубчатых чехлов, образованных глиальными клетками и окутывающих кровеносные сосуды. Астроциты активно прогоняли через эти трубки спинномозговую жидкость, которая отдавала биохимический мусор кровеносному сосуду. Прежде считалось, что мозг избавляется от молекулярного мусора, просто перерабатывая его в отдельных клетках.
Работа мусороуборочной системы зависит от действий мембранных каналов астроцитов, и каналы эти требуют довольно много энергии. Это и навело учёных на мысль, что «глимфатическая» система мозга остаётся функциональной во время сна: на работу нейронов, на восприятие и анализ внешних сигналов, на аналитику и т. п. энергия в эту пору не тратится, поэтому её можно направить на уборку мусора.
Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи ждали, когда мышь заснёт, и через специальный катетер вводили ей в спинномозговую жидкость зелёный краситель. Через полчаса мышь будили и вводили ей уже красный краситель. С помощью двухфотонного микроскопа, который позволяет наблюдать за живыми тканями на относительно большой глубине, учёные убедились, что «глимфатическая» система работает именно во время сна: зелёный краситель оказывался в мусороуборочных трубках, а красный продолжал плавать по мозгу. То есть активная прокачка спинномозговой жидкости через мозг происходила именно во сне.
К таким же результатам привели опыты с меченым бета-амилоидом, одним из главных белков болезни Альцгеймера, нерастворимые отложения которого мешают работать нейронам. Если белок вводили во время сна, спинномозговая жидкость мозга очищалась от него в два раза быстрее, чем при введении бодрствующим мышам.
Любопытно, что во время сна на 60% увеличивалось расстояние между нервными клетками, которые как бы съёживались, чтобы расширить каналы для циркуляции спинномозговой жидкости и облегчить ей доступ к «глимфатической» системе. Что до контроля над ней, то здесь исследователи отдают главную роль нейромедиатору норадреналину, уровень которого сильно падает во время сна и возрастает при пробуждении.
В целом удалось наглядно показать, что сон нужен мозгу не только для приведения в порядок высших психических функций, но и для банальной очистки самого себя от биохимического мусора. Возможно, кстати, что без такой очистки как раз могут начаться проблемы с памятью и всем прочим.
Авторы работы напоминают, что многие неврологические заболевания, включая нейродегенеративные синдромы, связаны с расстройствами сна. Возможно, нарушение работы мусороуборочной системы, активизирующейся во время сна, как раз способствует развитию таких болезней.
Источник: КОМПЬЮЛЕНТА
