Ученые нашли возможный путь принудительной «очистки» мозга

В издании «Science» 31 октября опубликовано первое исследование, в ходе которого была заснята связь потоков  цереброспинальной жидкости (ЦЖ), крови и импульсов мозговой активности. Как оказалось, простые, на первый взгляд, физиологические процессы могут иметь тесную связь с пониманием множества патологий: от нарушений сна, до аутизма, болезни Альцгеймера и старения мозга. 

Существование мозговых волн — циклов электрической активности мозга — известно ученым уже несколько десятилетий. Но только недавно стало известно, что существуют и физиологические циклы, связанные с движением жидкостей в головном мозге: крови и спинномозговой жидкости. Первые исследования в этой области показали, что кровь и ЦЖ могут играть роль «системы очистки», устраняющей из клеток мозга токсичные белки. Таким образом во время сна организм очищает мозг, предотвращая ухудшение памяти и когнитивных способностей. Эта гипотеза открывает направление для поиска способов лечения заболеваний мозга. Например, в процессе старения генерируется меньше мозговых волн, что может быть причиной патологий.

Ученые из Бостонского университета сканировали мозг добровольцев, фиксируя мозговые волны. Во время сна мозг переживает крупномасштабные волны оксигенации (прилив и отлив крови), а также цереброспинальной жидкости.

 
Пример снимка, сделанного во время исследования, проведенного специалистами Бостонского университета. Волна оксигенации на сканере выделена красным. По таким снимкам можно точно сказать, спит ли человек. Изображение: Boston University 

Пока неизвестно, каким образом происходит координация всех мозговых волн. Очевидно, это сложный процесс с комплексным воздействием на параметры мозга. Сначала наблюдаются изменения в активности нейронов, затем из головы происходит отток крови, вероятно потому что «отключенным» нейронам не нужно много кислорода. Затем в голову приливает ЦЖ — возможно для «очистки» мозга.

Не исключено, что циклы можно стимулировать принудительно, улучшая параметры работы мозга, и сокращая негативные последствия нейродегенеративных заболеваний. Также может появиться технология стимулирования «очистки» мозга для сокращения времени необходимого сна и повышения производительности труда.

В настоящее время ученые готовят новые эксперименты по исследованию мозговых волн. На этот раз будут привлечены не студенты, а пожилые люди, чтобы оценить разницу в наблюдаемых картинах. Эксперименты не являются простыми, так как добровольцам необходимо спать в неудобной шапочке с электродами ЭЭГ на голове, находясь внутри ограниченного пространства шумного сканера МРТ. По заявлению исследователей, засыпание в таких условиях без медикаментов стало самой сложной частью исследования. Тем не менее, ученые заявляют о тот, что нет нехватки добровольцев, так как научная и потенциальная клиническая ценность исследования очень высока.