Изследването на мишки разкрива как мозъкът изхвърля боклука по време на сън
Ново изследване на мишки придава ново значение на старата поговорка, че добрият сън изчиства ума.
Изследователи от Медицинския център на Университета в Рочестър са установили, че наскоро откритата система, която изхвърля отпадъците от мозъка, е активна предимно по време на сън.
„Това проучване показва, че мозъкът има различни функционални състояния, когато спи и когато е буден“, казва д-р Майкен Недергаард, съученик на Центъра за транслационна невромедицина на Медицинския център на Университета в Рочестър и водещ автор на изследването.
„Всъщност възстановителният характер на съня изглежда е резултат от активното изчистване на страничните продукти от нервната активност, които се натрупват по време на будност.“
Изследването, публикувано в списанието Наука, разкрива, че уникалният метод на мозъка за отстраняване на отпадъци - известен като глимфатичната система - е много активен по време на сън, изчиствайки токсините, отговорни за болестта на Алцхаймер и други неврологични разстройства.
Изследователите също така установиха, че по време на сън клетките на мозъка намаляват по размер, което позволява отпадъците да бъдат премахнати по-ефективно.
Новите открития са резултат от откритието миналата година от Nedergaard и нейните колеги на неизвестна досега система за отстраняване на отпадъци, която е уникална за мозъка.
Системата, отговорна за изхвърлянето на клетъчните отпадъци в останалата част на тялото, лимфната система, не се простира до мозъка, отбелязва изследователят. Това е така, защото мозъкът поддържа собствена затворена „екосистема“ и е защитен от сложна система от молекулярни шлюзове - известна като кръвно-мозъчната бариера - която контролира това, което влиза и излиза от мозъка.
Използвайки нови образни технологии, а именно двуфотоскопска микроскопия, учените са успели да наблюдават при мишки - чиито мозъци са забележително подобни на човешките - какво представлява водопроводната система. Той изпомпва мозъчната гръбначно-мозъчна течност (CSF) през мозъчната тъкан, изхвърляйки отпадъците обратно в кръвоносната система, където в крайна сметка си проправя път към общата система на кръвообращението и в крайна сметка до черния дроб.
Навременното отстраняване на отпадъците от мозъка е от съществено значение, където неконтролираното натрупване на токсични протеини като амилоид бета може да доведе до болестта на Алцхаймер, обясняват изследователите. Всъщност почти всяко невродегенеративно заболяване е свързано с натрупване на клетъчни отпадъчни продукти, добавят изследователите.
Една от уликите, че глимфатичната система може да бъде по-активна по време на сън, е фактът, че количеството енергия, консумирана от мозъка, не намалява драстично, докато спим, обясняват изследователите. Тъй като изпомпването на CSF изисква много енергия, изследователите предполагат, че процесът на почистване може да не е съвместим с функциите, които мозъкът трябва да изпълнява, когато сме будни и активно обработваме информация.
Чрез поредица от експерименти с мишки изследователите наблюдават, че глимфатичната система е почти 10 пъти по-активна по време на сън - и че спящият мозък отстранява значително повече амилоид-бета.
"Мозъкът разполага само с ограничена енергия и изглежда, че той трябва да избира между две различни функционални състояния - буден и осъзнат или заспал и почистващ", каза Недергаард.
„Можете да мислите за това като за домашно парти. Можете да забавлявате гостите или да почиствате къщата, но всъщност не можете да правите и двете едновременно. "
Друго откритие, което стряска изследователите, е, че клетките в мозъка се "свиват" с 60 процента по време на сън. Това свиване създава повече пространство между клетките и позволява на CSF да се мие по-свободно през мозъчната тъкан, казаха те.
Изследователите казаха, че също така са забелязали, че хормонът, наречен норадреналин, е по-малко активен в съня. Известно е, че този невротрансмитер се освобождава при изблици, когато мозъкът трябва да стане нащрек, обикновено в отговор на страх или друг външен стимул.
Изследователите предполагат, че норадреналинът може да служи като „главен регулатор“, контролиращ свиването и разширяването на мозъчните клетки по време на цикъла сън-будност.
„Тези открития имат значително значение за лечението на болестта на„ мръсния мозък “като болестта на Алцхаймер“, каза Недергаард.
„Разбирането точно как и кога мозъкът активира глимфатичната система и изчиства отпадъците е критична първа стъпка в усилията за потенциално модулиране на тази система и за по-ефективна работа.“
Източник: Медицински център на Университета в Рочестър
