«Сон изменяет клеточную структуру мозга. Это совершенно другое состояние», — сказал Майкен Недергаард, доктор медицинских наук, со-директор Центра трансляционной нейромедицины при Медицинском центре Университета Рочестера в Нью-Йорке. и руководитель исследования.На протяжении веков ученые и философы задавались вопросом, почему люди спят и как это влияет на мозг.
Только недавно ученые показали, что сон важен для хранения воспоминаний. В этом исследовании доктор Недергаард и ее коллеги неожиданно обнаружили, что сон также может быть периодом, когда мозг очищается от токсичных молекул.Их результаты, опубликованные в журнале Science, показывают, что во время сна водопроводная система, называемая глимфатической системой, может открываться, позволяя жидкости быстро течь через мозг.
Лаборатория доктора Недергаарда недавно обнаружила, что глимфатическая система помогает контролировать поток спинномозговой жидкости (CSF), прозрачной жидкости, окружающей головной и спинной мозг.«Это как если бы доктор Недергаард и ее коллеги обнаружили сеть скрытых пещер, и эти захватывающие результаты подчеркивают потенциальную важность этой сети для нормального функционирования мозга», — сказал Родерик Корриво, доктор философии, программный директор NINDS.Первоначально исследователи изучали систему, вводя краситель в спинномозговую жидкость мышей и наблюдая, как он течет через их мозг, одновременно отслеживая электрическую активность мозга. Краска текла быстро, когда мыши находились без сознания, либо спали, либо находились под наркозом.
Напротив, краситель почти не растекался, когда те же мыши бодрствовали.«Мы были удивлены тем, насколько мало было потока в мозг, когда мыши бодрствовали», — сказал д-р Недергаард. «Это предполагает, что пространство между клетками мозга сильно меняется между сознательным и бессознательным состояниями».Чтобы проверить эту идею, исследователи использовали электроды, вставленные в мозг, чтобы напрямую измерить пространство между клетками мозга.
Они обнаружили, что пространство внутри мозга увеличивалось на 60 процентов, когда мыши спали или находились под наркозом.«Это некоторые драматические изменения во внеклеточном пространстве», — сказал Чарльз Николсон, доктор философии, профессор Медицинского центра Лангоне при Нью-Йоркском университете и эксперт по измерению динамики потока мозговой жидкости и того, как он влияет на коммуникацию нервных клеток.Определенные клетки мозга, называемые глией, контролируют поток через лимфатическую систему, сокращаясь или набухая. Норадреналин — это возбуждающий гормон, который, как известно, контролирует объем клеток.
Подобно анестезии, лечение бодрствующих мышей лекарствами, блокирующими бессознательное состояние, вызванное норадреналином, и увеличение потока мозговой жидкости и пространства между клетками, дополнительно поддерживает связь между глимфатической системой и сознанием.Предыдущие исследования предполагают, что токсичные молекулы, участвующие в нейродегенеративных расстройствах, накапливаются в пространстве между клетками мозга.
В этом исследовании исследователи проверяли, контролирует ли это глимфатическая система, вводя мышам меченый бета-амилоид, белок, связанный с болезнью Альцгеймера, и измеряя, как долго он сохраняется в их мозгу, когда они спали или бодрствовали. Бета-амилоид исчезал быстрее в мозге мышей, когда мыши спали, что позволяет предположить, что сон обычно выводит токсичные молекулы из мозга.
«Эти результаты могут иметь широкое значение для множества неврологических расстройств», — сказал Джим Кениг, доктор философии, программный директор NINDS. «Это означает, что клетки, регулирующие глимфатическую систему, могут стать новыми мишенями для лечения ряда заболеваний».Результаты могут также подчеркнуть важность сна.
«Нам нужен сон. Он очищает мозг», — сказал доктор Недергаард.