Новое исследование по визуализации мозга на мышах показывает, что сон может не помочь очистить мозг от токсинов и продуктов жизнедеятельности, бросая вызов тому, что ученые назвали «идеей нейробиологии, получившей Нобелевскую премию». Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
«Исследователи были настолько сосредоточены на идее клиренса как на одной из ключевых причин, почему мы спим, что мы были очень удивлены, наблюдая противоположные результаты», — говорит соавтор исследования Ник Фрэнкс из Имперского колледжа Лондона (ICL).
Сон, хотя и является загадочным, имеет множество возможных преимуществ: от консолидации воспоминаний до улучшения психического здоровья, которые мы не должны сбрасывать со счетов.
Но вслед за (сейчас оспариваемой) амилоидной гипотезой, которая описывает, как скопления белков накапливаются в мозгу людей с болезнью Альцгеймера, считается, что сон помогает мозгу избавиться от дневных отходов.
Десятилетия исследований также связали сон с клиренсом белка и болезнью Альцгеймера. В результате сон был выделен как ключевой модифицируемый фактор риска развития болезни Альцгеймера, наиболее распространенной формы деменции, хотя взаимосвязь сложна: плохой сон может быть фактором, способствующим развитию болезни Альцгеймера, или ее симптомом.
Одно исследование на животных, конечно, не перевернет горы исследований, связывающих сон, белки и нейродегенеративные заболевания, но, учитывая эти сложности, оно может побудить к дальнейшим исследованиям.
Исследователи вводили флуоресцентный краситель в мозг мышей, наблюдали за его распространением и измеряли скорость выведения, когда животные бодрствовали, спали и находились под наркозом.
Они сопоставили результаты визуализации с дальнейшими измерениями в гелях «фантома мозга», сделанных из агарозы, и срезах ткани головного мозга мышей, собранных в разные моменты времени.
«Наши результаты бросают вызов идее о том, что основная функция сна — очистить мозг от токсинов», — пишут исследователи в своей статье.
«Мы обнаружили, что скорость выведения красителя из мозга была значительно снижена у животных, которые спали или находились под наркозом», — добавляет Фрэнк.
Предыдущие исследования показали, что использование индикаторных красителей — это надежный метод оценки скорости потока жидкости через мозг — процесса, который, как мы предполагали, вымывает белки и другие отходы.
Однако, хотя объемный поток жидкости через мозг может увеличиваться во время сна, это не означает, что мозг очищает жидкость от отходов. Некоторые результаты подтверждают эту идею, в то время как другие, такие как текущие результаты, бросают ей вызов.
Более того, размер молекул жидкости может влиять на то, как быстро они движутся через мозг и по каким каналам. Различные флуоресцентные красители, использованные в этом исследовании, весили гораздо меньше, чем комки неправильно свернутых белков, которые накапливаются при болезни Альцгеймера, Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваниях.
Исследование также в первую очередь касалось потока жидкости через мозг, так называемой глимфатической системы, когда другие механизмы, а именно внутриклеточная система «утилизации мусора», играют большую роль в очистке комковатых белков.
Тем не менее, результаты заслуживают внимания: мозг спящих мышей очищал зеленый флуоресцентный краситель на 30 процентов медленнее, чем бодрствующие животные, а анестезия замедляла очистку мозга на 50 процентов.
«Пока мы не знаем, что именно в этих состояниях замедляет удаление молекул из мозга через глифатическую систему», — говорит Фрэнкс. «Следующим шагом в нашем исследовании будет попытка понять, почему это происходит».
Несмотря на полученные результаты, исследователи не заявляют, что они умаляют важность сна. До 44 процентов пациентов с болезнью Альцгеймера имеют нарушения сна, как и 90 процентов пациентов с деменцией с тельцами Леви или болезнью Паркинсона.
«Нарушение сна — распространенный симптом, с которым сталкиваются люди, живущие с деменцией, однако мы до сих пор не знаем, является ли это следствием или движущим фактором прогрессирования заболевания», — говорит молекулярный нейробиолог ICL и автор исследования Билл Уисден. «Вполне возможно, что хороший сон действительно помогает снизить риск деменции по причинам, не связанным с выведением токсинов».
