22 января
Мария Азарова

«Очистку мозга» назвали основной и древней функцией глубокого сна

5.2

Ученые показали, что «очистка от мусора» может иметь важное значение для поддержания здоровья мозга или предотвращения нейрогенеративных заболеваний. Особенно активен этот процесс во время фазы глубокого сна.

Кадр из сериала "Друзья"
© Кадр из сериала “Друзья”

Во сне мы проводим значительную часть жизни: по разным оценкам, мужчины спят около 24 лет, женщины — порядка 27 лет. Во время этого физиологического состояния человек почти целиком отключается от окружающего мира, не реагирует на него — но, как отмечают специалисты, можно предположить, что преимущества сна перевешивают ту уязвимость, в которой мы пребываем, погружаясь в него.

Для представителей всего животного мира лишение сна приводит к ухудшению памяти, снижает иммунитет, замедляет заживление ран, а хороший ночной отдых способен обратить вспять эти нарушения. По словам нейробиологов из Северо-Западного университета (США) и Квинслендского университета (Австралия), одна из величайших загадок сна — в том, как он выполняет восстановительные функции и в какой степени эти механизмы сохраняются у животных. 

«Мы предполагаем, что это изначальные функции сна, приведшие к его эволюции. Одно из его предназначений — “выведение мусора” из мозга через вызванные изменения гидрогазодинамики. В одной модели спинномозговая жидкость попадает в паренхиму головного мозга через периартериальные пути, вызывая конвекцию интерстициальной жидкости. Она удаляет токсичные продукты жизнедеятельности из интерстициального пространства мозга и стекает по перивенозным путям. Кроме того, церебральный кровоток и объем крови понижаются во время фазы “медленного” сна, вызывая временное изменение направления потока спинномозговой жидкости в третьем и четвертом желудочках. Эти гемодинамические колебания способствуют удалению отходов, позволяя спинномозговой и интерстициальной жидкостям смешиваться», — объясняют авторы работы, опубликованной в журнале Science Advances.

Учитывая анатомию мозга млекопитающих, оставалось неясным, характерна ли функция «очистки мозга» для других классов животных, например беспозвоночных. По таким поведенческим критериям, как покой, особая поза, снижение сенсорной реакции, выяснилось, что спят и моллюски, и каракатицы, и осьминоги, и раки, и некоторые виды насекомых, и даже медузы. Теперь ученые решили подтвердить свою гипотезу о выведении «мусора» из мозга во время сна на плодовых мухах Drosophila melanogaster (дрозофила фруктовая).

Ранее исследователи показали, что сон у дрозофил важен для обучения и памяти, сохранения энергии, работоспособности, поддержки иммунных функций. К тому же появляется все больше свидетельств того, что у беспозвоночных он тоже делится на разные стадии, их функции были малоизученными.

Участвующих в новом эксперименте мух кормили пищей с люциферином — это класс светоизлучающих веществ, которые проходят из кишечника в гемолимфу и через гематоэнцефалический барьер, а индуцированную таким образом люминесценцию можно наблюдать в нервной системе насекомых в течение 10-20 секунд после еды. Стоит отметить, что сон у дрозофил регулируется такими же нейротрансмиттерами, как у млекопитающих, и мухи реагировали аналогичным образом на препараты, способствующие сну или бодрствованию — габоксадол, пиридин-3-ол и кофеин. 

«Мы получили доказательства того, что дрозофилы впадают в фазу глубокого сна, функция которого — “выведение мусора” из мозга. Также удалось обнаружить, что во время сна мухи иногда переходят в фазу, характеризующуюся стереотипными движениями: дрозофилы многократно вытягивали и втягивали обратно свой хоботок в отсутствие вкусовых стимулов. Это стадия глубокого сна, на что указывают повышенные пороги возбуждения и характерные изменения нервной активности. Предотвращение сокращений хоботка повышает риск смерти после травмы и замедляет выведение различных соединений. Мы предполагаем, что избавление от “шлаков” — древняя восстановительная функция глубокого сна: и мухи, и люди выработали механические решения для увеличения гемодинамических колебаний во время ночного отдыха», — рассказали исследователи. Они подчеркнули, что такая функция фазы глубокого сна, как «избавление от мусора», могла появиться еще у общего предка мух и людей.

Но как движения хоботка способствуют очистке мозга? По словам авторов работы, поскольку этот орган довольно большой (около 20% от объема головы), его расширение и втягивание помогает перемещать значительное количество гемолимфы по телу. В результате повышаются гемодинамические колебания, ускоряется поток гемолимфы по органам и тканям.

Движения хоботком, вероятно, также способствуют доставке питательных веществ и выведению шлаков, а также углекислого газа, заставляют гемолимфу двигаться вперед и назад, создают внутренние перепады давления в системе трахеи, добавляя активный компонент к дыханию дрозофилы, который необходим в тот момент, когда пассивного дыхания недостаточно. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 12:24
Ольга Иванова

Шведские психологи показали: те, кто доверяет астрологии, как правило, обладают более низким уровнем интеллекта и большей самовлюбленностью по сравнению с теми, кто в нее не верит.

10 часов назад
Александр Березин

В ноябре 1939 года СССР объявил, что финны обстреляли советские войска, убив четверых. Тридцатого числа Москва начала войну против Хельсинки. На деле «погибшие» были полным вымыслом советской стороны, предлогом для открытия боевых действий и последующего захвата всей Финляндии. Однако что-то пошло не так. Что именно и почему итоги Советско-финской войны подтолкнули Гитлера к нападению на Советский Союз в июне 1941 года?

Вчера, 15:56
Ольга Иванова

Исследователи из США объяснили, зачем нужна физическая активность в старости.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

26 ноября
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: