Как сон очищает мозг от токсинов

Одновременное отключение миллиардов нейронов во время фазы медленного сна заставляют спиномозговую жидкость омывать мозг, очищая его. Во время бодрствования подобное невозможно.

Группа ученых под руководством Лоры Льюис из Бостонского университета опубликовала в журнале Science результаты своего исследования, в ходе которого стало понятно, как именно выводятся токсины из мозга во время сна. Это открывает новые возможности лечения и профилактики нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Когда мы спим, наш мозг проходит несколько стадий и фаз сна. Исследование Льюис сосредоточилось на медленной фазе. В 2013 году был проведен эксперимент на мышах, который показал, что пока грызуны спали, токсины, такие как бета-амилоид, способствующие болезни Альцгеймера, уничтожались.

Лоре стало любопытно, как именно эти токсины выводятся и почему этот процесс происходит только во время сна. Она подозревала, что в процессе задействована спинномозговая жидкость, но она не понимала, что именно запускает процесс очищения. Поэтому ее лаборатория разработала методику исследования, в ходе которого одновременно измерялись несколько переменных.

Участники исследования засыпали в аппарате МРТ с сеткой для снятия ЭЭГ на голове, чтобы исследователи могли видеть в какой фазе сна находится человек. Тем временем с помощью аппарата МРТ измерялся уровень кислорода в крови и в мозге, а также фиксировалось количество спинномозговой жидкости, втекающее в мозг и вытекающее обратно. «У нас создалось впечатление, что каждая из этих метрик была очень важна, но то, как они меняются во время сна и как они связаны друг с другом, оставалось непонятным», — говорит Лора Льюис.

Она обнаружила, что во время медленной фазы сна волны спинномозговой жидкости омывают мозг. Показания ЭЭГ помогли показать, почему. Во время медленной фазы сна нейроны начинают синхронизироваться, включаясь и выключаясь одновременно. Поскольку все нейроны в какой-то момент прекращают работу, им не нужно много кислорода. Это приводило к тому, что в мозг поступало меньше крови, а спинномозговая жидкость заполняла освобождающееся пространство.

«Это фантастическая статья, — говорит невролог из Университета Рочестера Майкен Недергаард, который проводил исследование на мышах в 2013 году. — Я не думаю, что даже в диких фантазиях кто-то мог предположить, что электрическая активность мозга движет спиномозговой жидкостью. Так что это действительно захватывающе».

Нейроны никогда не выключаются одновременно во время бодрствования. Таким образом, давление в мозге не снижается настолько, чтобы открывать доступ волнам спиномозговой жидкости, которые циркулируют вокруг мозга и выводят из него побочные продукты метаболизма.