Нейробиологи обнаружили, что мозг во время сновидений испытывает дефицит энергии
Исследователи давно пытаются понять, почему во время быстрого сна мозг, отключенный от внешнего мира, потребляет почти столько же энергии, как при бодрствовании. Японские нейробиологи выяснили, что во время REM-сна приток крови к мозгу резко возрастает. Однако уровень главного клеточного топлива падает, что указывает на огромный расход энергии на обработку памяти и сами сновидения.
Мозг человека — главный потребитель энергии в организме. Основным источником энергии служат молекулы АТФ.
Долгое время считалось, что между работой нейронов и доставкой им энергии с кровью существует прямая связь. Чем больше активности, тем больше крови. Однако эта модель не объясняла сложное взаимодействие внутри организма в разных состояниях сознания, таких как сон.
Авторы прошлых научных работ уже фиксировали загадочное явление. Например, в 2022 году ученые показали, что во время REM-сна (фазы быстрого сна), когда человек видит сновидения, в мозге мышей случаются мощные приливы крови. В 2020-м нейробиологи обнаружили, что уровень АТФ в нейронах при этом не растет, а падает.
Японские ученые из Университета Тохоку проследили всю метаболическую цепочку в динамике, чтобы найти причину этого противоречия. Они наблюдали за мозгом мышей через химически осветленный череп.
С помощью генетически встроенных флуоресцентных сенсоров нейробиологи в реальном времени одновременно отслеживали три ключевых параметра: изменение объема крови в микрососудах мозга, динамику уровня пирувата (главного энергетического сырья) и уровень самого АТФ. Эти данные сопоставляли с записями электрической активности мозга и мышц, что давало картину происходящего на всех стадиях — от медленного сна до бодрствования.
Результаты показали, что в медленном сне мозг работает эффективно и экономно. Колебания ритма мозга с высокой точностью предсказывали расширение сосудов и приток крови на четыре-пять секунд вперед, а волны кровотока упорядоченно двигались от передних отделов к затылочным. Однако при переходе в фазу быстрого сна эти показатели стремительно менялись. Примерно за 50 секунд до ее начала в задних отделах коры запускалась медленная, но мощная волна расширения сосудов, которая за 15 секунд охватывала весь мозг.
Вслед за этим резко повышался уровень пирувата, сигнализируя о массированном поступлении сырья для производства энергии. Именно в этот уровень АТФ в нейронах не только не рос, а стремительно падал. Потребность энергии была избыточной, а ее доступность для главных клеток мозга — минимальной.
Исследователи объяснили этот феномен тем, что во время REM-сна потребление энергии нейронами возрастает. Мозг в этой фазе, тесно связанной со сновидениями и обработкой памяти, не отдыхает, а, напротив, выполняет тяжелейшую вычислительную работу. Энергия сгорает быстрее, чем поступает, расходуясь на реорганизацию синапсов и консолидацию воспоминаний — сложный и энергозатратный процесс.
Исходя из этого, интенсивный приток крови может маскировать острый энергетический голод мозга, что может сказываться на здоровье сна, даже в случае некоторых нейродегенеративных заболеваний с нарушением энергетического обмена.
Telegram 
Дзен 
VK Молодая женщина, возвращения которой из мертвых местное общество, по-видимому, сильно опасалось, имела скандинавские корни и поэтому могла считаться чужестранкой, предположили авторы нового исследования. Ученые также смогли установить много других интересных подробностей о жизни и смерти девушки.
Качественное дошкольное образование закладывает прочный фундамент успехов на долгие годы вперёд — вплоть до выпускного класса. Двадцатилетнее исследование показало, что дети, которые в возрасте четырех лет перед поступлением в школу посещали бесплатные государственные подготовительные классы, учатся существенно лучше сверстников, посещавших обычные детские сады с упором на простой присмотр или оставшихся на домашнем воспитании.
Международная исследовательская группа с участием профессора Центра инженерных систем и наук Сколтеха Александра Корсунского впервые в мире провела прямое измерение механических напряжений в зоне контакта между алмазным индентором и сложным наноструктурированным покрытием с разрешением менее 80 нанометров. Используя синхротронную рентгеновскую нанодифракцию на синхротроне ESRF в Гренобле, ученые показали, что многослойное покрытие из керамического ZrN с прослойками аморфного сплава ZrCu на 30% эффективнее рассеивает упругую энергию по сравнению с монолитным аналогом, предотвращая распространение трещин. Результаты дают инженерам прямые количественные критерии для проектирования защитных покрытий нового поколения.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Эксперимент физиков из ЦЕРН позволил рассмотреть поведение глюонов внутри атомных ядер с беспрецедентной точностью. При сверхвысоких плотностях эти элементарные частицы переставали размножаться и начинали объединяться. Это помогло найти подтверждение теории «глюонного насыщения», а не принятого «ядерного затенения» для определенного диапазона сверхвысоких энергий.
Со стороны профессия летчика-испытателя часто выглядит как череда опасных полетов, требующих бесстрашия и способности мгновенно импровизировать. В действительности ее основу составляют методика, дисциплина, технические знания и умение честно рассказать о каждой особенности машины. Его задача — не просто поднять самолет в воздух, но и понять, насколько точно он выполняет команды, предсказуемо ли ведет себя на сложных режимах и какие изменения необходимо внести в конструкцию или систему управления.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии