Чем омывается мозг во сне
Ученые впервые выяснили, как мозг очищается от токсичных веществ
Ученые из Бостонского университета (США), наблюдая за процессами, происходящими в мозге во время глубокого сна, сделали открытие, которое, по их мнению, может дать новое понимание старения и неврологических расстройств, связанных с нарушениями сна. Результаты исследования на днях опубликованы в журнале Science.
Специалисты обнаружили ранее неизвестный механизм, суть которого в следующем: во время глубокого сна головной мозг омывает пульсирующими волнами спинномозговая жидкость. Это происходит каждые 20 секунд, во время которых мозг очищается от токсичных веществ. По словам Лауры Льюис, процесс можно сравнить с хорошей прачечной для мозга.
Как только человек засыпает, слабеет активность нервных клеток, вслед за этим кровь покидает области мозга, освобождая место для спинномозговой жидкости, которая омывает области мозга пульсирующими волнами. Все это занимает несколько секунд, во время которых спинномозговая жидкость вымывает токсичные белки.
Коллеги Льюис предполагают, что с возрастом уменьшается активность нейронов, в результате чего в головном мозге пульсирует меньше жидкости и накапливается больше вредных белков. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые планируют дальнейшие исследования с участием пожилых добровольцев.
Спинномозговая жидкость «промывает» мозг, пока мы спим
Впервые в истории современной медицины, ученым удалось понять, как спинномозговая жидкость циркулирует в головном мозге человека во время сна. При этом открытие ученых из Бостонского университета поможет не только лучше понять физиологию, но и узнать о том, как формируются некоторые неврологические и психические расстройства.
Наша центральная нервная система все еще полна загадок
Что такое спинномозговая жидкость
Говоря простыми словами, спинномозговая жидкость (или ликвор) — это жидкость, постоянно циркулирующая в желудочках головного мозга, а также частично и в спинном мозге, который соединен с головным ликворопроводящими путями. Она обеспечивает поддержание постоянного внутричерепного давления и осуществляет обмен полезными веществами между кровью и головным мозгом.
Исследование, опубликованное в журнале Science, иллюстрирует, что циркуляция спинномозговой жидкости во время сна тесно связана с мозговой активностью мозговых волн и кровотоком. Причем, что интересно, наиболее интенсивно эти процессы происходят во время сна.
После того, как человек засыпает, его нейроны «успокаиваются», — говорит доцент кафедры биомедицинской инженерии Бостонского университета Лаура Льюис. Вслед за этим кровь начинает покидать некоторые области мозга и освобождать место для спинномозговой жидкости, которая «промывает» головной мозг ритмичными импульсами, синхронизированными с активностью мозговых волн.
Ученые считают, что это открытие приведет к пониманию целого ряда неврологических и психологических расстройств, которые часто связаны с нарушением сна, включая аутизм и болезнь Альцгеймера.
Совместная работа мозговых волн с кровотоком и спинномозговой жидкостью также может дать представление о различных возрастных нарушениях. Более ранние исследования показали, что поток ликвора и волновая активность мозга помогают «вымывать» токсичные продукты из мозговых тканей. В частности, ряд белков, в том числе и тех, что, накапливаясь, вызывают развитие болезни Альцгеймера.
Более того, поскольку люди стареют, их мозг начинает генерировать меньше медленных волн. В свою очередь, это может повлиять на кровоток в головном мозге и уменьшить циркуляцию спинномозговой жидкости во время сна, что приводит к накоплению токсичных белков и снижению памяти. Хотя исследователи, как правило, оценивают эти процессы по отдельности, теперь кажется, что они очень тесно связаны. Мы же регулярно следим за исследованиями в этой сфере, так что если вам тоже интересна данная тематика, то подписывайтесь на нас в Телеграм, чтобы ничего не пропустить.
Для дальнейшего изучения того, как старение может повлиять на поток крови и ликвора во сне, эксперты планируют привлечь пожилых людей для своего следующего исследования, так как множество аспектов, касающихся нового открытия, все еще остаются загадкой. В частности, на данный момент не ясно, как именно наши мозговые волны, кровоток и циркуляция спинномозговой жидкости так идеально координируются друг с другом.
Одним из объяснений может быть то, что когда нейроны переходят в состояние сна, они не требуют столько кислорода, сколько в период бодрствования. Поэтому кровь покидает области головного мозга. Когда кровь уходит, давление в мозге падает, и спинномозговая жидкость устремляется на «освободившееся место», чтобы поддерживать давление на безопасном уровне. Однако влияние мозговых волн все еще не вписывается в данную модель. Эту взаимосвязь ученым и предстоит обнаружить.
Самые пугающие расстройства сна
Сон ассоциируется у нас с покоем и безмятежным отдыхом. Однако существуют расстройства, которые могут в прямом смысле наполнить вашу ночь ужасами. Вот об этих ночных страшилках и поговорим.
Самым распространённым расстройством сна являются ночные кошмары. И в зависимости от частоты появлений различают разные степени тяжести этого заболевания.
В наиболее тяжёлой форме больные просыпаются в холодном поту каждую ночь, одолеваемые жуткими воспоминаниями о только что пережитых во сне ужасающих событиях. Это может капитально попортить жизнь.
К счастью, в большинстве случаев для избавления от кошмаров достаточно просто принять тёплую ванну перед сном и не ложиться очень поздно.
Лунатизм также является весьма распространённым недугом, особенно в детском возрасте. Доподлинно неизвестно, что же поднимает лунатиков с кровати по ночам, но оно явно помогает им с лёгкостью ориентироваться в квартире, открывать двери и двигать мебель.
Вопреки распространённому заблуждению, нет ничего страшного в том, чтобы разбудить лунатика. И лучше всего так и сделать, пока он не кувырнулся с лестницы.
Людям привычно видеть странные вещи во сне. Но что если вы уже проснулись, а персонажи ваших сновидений всё ещё окружают вас?
Такое может происходить при гипнагогических галлюцинациях, которые обычно происходят при отходе ко сну или просыпании. Люди слышат голоса, наблюдают вокруг себя странные объекты и даже людей.
Как будто бы природе было мало ночных кошмаров, чтобы донимать несчастных людей по ночам. Она придумала ещё и ночные страхи.
Во время приступа ночных страхов люди вскакивают с кровати, кричат, ходят по комнате с широко открытыми глазами, и совершенно ничего не соображают. Через какое-то время человек засыпает и наутро ничего не помнит.
О ПОМЫВКЕ МОЗГОВ СПИННОМОЗГОВОЙ ЖИДКОСТЬЮ.
Продолжаем приоткрывать «секреты» краниосакральной остеопатии.
Спинномозговая жидкость циркулирует в головном мозге человека во время сна.
Сегодня, когда вы отправитесь спать, произойдет нечто удивительное – вам промоют мозги. Причем в прямом смысле этого слова. Кровь направится «от головы» а в голову – начнет поступать ритмичными волнами особая промывочная жидкость. Современная медицина наконец разобралась в важнейшем вопросе физиологии человека – ученые смогли понять, как спинномозговая жидкость циркулирует в головном мозге, когда мозг и его носитель спят.
Открытие Boston University (США), представленное в изданиях The Science и The Brink 31 октября 2019 года, в дальнейшем поможет разгадать многие нейродегенеративные заболевания, неврологические и психические расстройства, включая аутизм и болезнь Альцгеймера, а значит – и справиться с ними. А также в некоторой степени приоткрывает еще одну тайну краниосакральной остеопатии, которая уделяет особое корректному функционированию нервной системы (головного мозга, внутримозговых мембран, спинного мозга и периферической нервной системы), являющейся регулятором функционирования всего организма и всей его гидравлике.
Cпинномозговая (цереброспинальная) жидкость, которую также называют ликвором — это жидкость, постоянно циркулирующая в желудочках головного мозга, а также частично и в спинном мозге, который соединен с головным ликворопроводящими путями. Она обеспечивает поддержание постоянного внутричерепного давления, защищает оба мозга от механических воздействий и осуществляет обмен полезными веществами в системе «кровь – ЦНС». Бостонские ученые проиллюстрировали, что циркуляция спинномозговой жидкости во время сна тесно связана с мозговой активностью мозговых волн и кровотоком. Причем, что интересно, наиболее интенсивно эти процессы происходят во время сна.
«Мы давно знали, что в нейронах есть электрические волны активности. Когда человек засыпает, его нейроны «успокаиваются». Но ранее мы не осознавали, что церебральная жидкость тоже имеет волновую природу. Как только кровь начинает покидать некоторые области мозга и освобождать место для спинномозговой жидкости, последняя тут же «промывает» головной мозг ритмичными импульсами, синхронизированными с активностью мозговых волн», — рассказывает доцент Кафедры биомедицинской инженерии Center for Systems Neuroscience доктор Laura Lewis.
Совместная работа мозговых волн с кровотоком и спинномозговой жидкостью может дать представление о различных возрастных нарушениях. Ранее было показано, что поток ликвора и волновая активность мозга помогают «вымывать» токсичные продукты из мозговых тканей (к примеру, амилоидные белки, накопление которых приводит к нейродегенерации). Более того, по мере старения мозг начинает генерировать меньше медленных волн (нормальные возрастные нарушения), что в свою очередь, может повлиять на кровоток в головном мозге и уменьшить циркуляцию спинномозговой жидкости во время сна, что приводит к накоплению токсичных белков и снижению памяти. Хотя исследователи, как правило, оценивают эти процессы по отдельности, похоже теперь стало ясно, что они очень тесно связаны.
На данный момент остается не ясным, как именно мозговые волны, кровоток и спинномозговой жидкости умудряются так идеально координироваться друг с другом. Это и подвергается дальнейшему изучению. Гипотеза авторов заключается в том, что когда нейроны переходят в состояние сна, им требуется меньше кислорода, чем в период бодрствования. Отсутствие необходимости в кислороде становится сигналом для крови покинуть определенные области головного мозга. Как только кровь «ушла», давление в мозге падает, и спинномозговая жидкость устремляется на «освободившееся место», чтобы поддерживать давление на безопасном уровне. Проблема в том, что модель не вписываются мозговые волны. Эту взаимосвязь ученым и предстоит обнаружить. Каковы причинно-следственные связи процессов? Является ли один из этих процессов главенствующими и причиной других? Или есть какая-то скрытая сила, которая движет ими всеми?
Основная сложность с которой столкнулась бостонская команда в своих экспериментах, это как заставить задремать участников в довольно таки шумном томографе. «У нас так много людей, которые действительно рады участвовать в исследовании, потому что они хотят, чтобы им платили за сон», — говорит Льюис со смехом. «Но оказывается, что их работа на самом деле – нелегкий подвиг и самая большая проблема. У нас есть все это модное оборудование и сложные технологии, а человек просто не может заснуть в странной металлической трубе».
Авторы говорят, что одним из самых захватывающих результатов исследования является то, что они могут определить, спит ли человек, просто взглянув на сканированное изображение его мозга. «Это такой драматический эффект. Пульсация ликвора во время сна — это было что-то, чего мы не знали, не предполагали, что это происходит в принципе, и теперь мы можем просто взглянуть на одну область мозга и сразу получить информацию о состоянии мозга».
Читайте также материал о менингеальных лимфатических сосудах мозга на сайте Специализированного медицинского центра ЭВО.
Источник: The Brink / Are We “Brain Washed” during Sleep?
Сон «промывает» мозги
Если в поисковую систему Яндекс ввести вопрос «для чего нужен сон?», она выдаст около 18 млн ссылок! Это является достаточным свидетельством важности и актуальности темы, с давних лет привлекавшей внимание ученых. Неудивительно, что в список ведущих открытий года, по версии «Science» вошли исследования на мозге, позволившие наконец пролить свет на одну из тайн сна
Ученые из Медицинского центра Рочестерского университета (США), проведя детальное многостадийное исследование на лабораторных мышах, проанализировали изменения обмена веществ в мозге во время сна и бодрствования. Для этого в субарахноидальное пространство (в полость между мягкой и паутинной мозговыми оболочками головного и спинного мозга, заполненную спинномозговой жидкостью) и в общий кровоток (в бедренную вену) они параллельно вводили красящие индифферентные метки, а затем следили за их распределением в верхнем слое коры мозга. Стадии сна и бодрствования документировались на основе данных точечной электрокортикографии и электромиографии.
Оказалось, что переход из состояния бодрствования в состояние сна сопровождался резким (на 60 % в течение 20—30 мин) увеличением протока жидкости в недавно открытой исследователями глимфатической системе – заполненной спинномозговой жидкостью системе каналов, сформированной клетками мозговой ткани (глии), обслуживающей нейроны. Во время сна эти каналы расширялись, и в спинномозговой жидкости возрастала концентрация различных веществ. Среди последних оказался и потенциально токсичный для нервных клеток бета-амилоид – белок, в большом количестве присутствующий у пациентов с болезнью Альцгеймера. При переходе от сна к бодрствованию вывод веществ из глиальной ткани в омывающие мозг жидкости, напротив, практически прекращался.
Дальнейшие исследования с помощью красящих меток показали, что при блокаде норадренергических рецепторов мозга происходит такая же, как во сне, активация работы глимфатической системы. В результате было высказано предположение, что наступление сна инициируется накоплением определенных веществ в процессе бодрствования.
Таким образом, эти работы экспериментально подтвердили верность широко распространенной теории о сне как о стадии жизнедеятельности, необходимой для «очистки» мозга от вредных веществ.
Эти действительно выдающиеся результаты активно обсуждались в российском Обществе сомнологов. Нужно сказать, что о прекращении норадренергической активности клеток синего ядра мозга во время фазы быстрого сна было известно и ранее (Ротенберг, 2005), а руководитель Общества сомнологов д. б. н. В. Б. Ковальзон (Институт проблем экологии и эволюции имени А. Н. Северцова, Москва) еще в 2012 г. выдвинул гипотезу о «вантузной» роли «медленного» сна.
Однако до недавнего времени у исследователей имелись лишь косвенные свидетельства о наличии у мозга «очистительной» системы, хотя еще в советское время отечественные ученые (М. А. Барон, А. Я. Росин и др.) выполнили ряд исследований движения спинномозговой жидкости в мозге.
Тем не менее экспериментально обнаружить и детально описать микрожидкостную систему мозга удалось только с появлением современных технологий прижизненной микроскопии, позволящей наблюдать живые ткани на глубине более одного миллиметра, и цветного функционального картирования при помощи флуоресцирующих меток. Полученные таким образом результаты дали новый импульс исследованиям, которые должны в итоге дать точный ответ на давний вопрос: «Зачем мы спим?»