Новое исследование, проведенное специалистами из Университета Оулу (Финляндия), раскрыло детали того, как именно происходит процесс «очищения» головного мозга во время сна. Ученые доказали, что этот механизм работает гораздо активнее и сложнее, чем предполагалось ранее. Для визуализации процессов исследователи применили инновационную методику магнитно-резонансной томографии (МРТ), позволившую отслеживать движение молекул воды в цереброспинальной жидкости в режиме реального времени.
Как мозг очищается во сне
В ходе экспериментов было установлено, что во время сна происходит ускорение пульсации стенок кровеносных сосудов, а также меняются ритмы дыхания и кровотока. Эти изменения способствуют более эффективной фильтрации жидкости в тканях мозга. Дополнительно усиливается циркуляция важных электролитов — натрия и калия, что помогает организму избавляться от продуктов метаболизма, накопившихся в течение дня.
Руководитель научной группы профессор Веса Кивиниеми (Vesa Kiviniemi) подчеркнул, что данное открытие имеет фундаментальное значение. Новые методы диагностики могут стать ключом к мониторингу и терапии нейродегенеративных заболеваний и различных когнитивных расстройств. По словам профессора, методика позволяет наблюдать за возрастными изменениями динамики мозговых жидкостей, что в будущем поможет в поиске новых способов их лечения.
Результаты сканирования мозга, опубликованные Университетом Оулу в рамках исследования процесса самоочищения мозга во время сна. Источник: University of Oulu
Инновации в методах исследования
Традиционные методы изучения движения жидкостей в мозге требовали применения контрастных веществ на основе гадолиния. Команда Кивиниеми предложила менее инвазивный подход, который объединяет несколько технологий:
- MREG — ультрабыстрая МРТ-сканирование;
- DC-EEG — электроэнцефалография постоянного тока;
- Инфракрасная спектроскопия.
Такой комплексный подход позволил исследователям детально фиксировать электрические колебания и пульсации в различных структурах мозга. В первом этапе исследования, результаты которого были опубликованы в феврале, приняли участие 22 добровольца. В мартовской серии тестов приняли участие уже 24 человека, у которых отслеживали активность мозга как в состоянии бодрствования, так и во время сна.
Что происходит с потоками крови и жидкости
Ученые обнаружили, что в периоды бодрствования кровь движется преимущественно к нейронам, однако во время сна этот поток становится двусторонним. Наиболее заметно такие изменения проявляются в ключевых отделах мозга, отвечающих за обработку сенсорной информации и когнитивные способности — в таламусе, верхней части мозжечка и задней инсуле.
Пульсации кровеносных сосудов генерируют специфические волны в спинномозговой жидкости с частотой около 0,1 Гц (один цикл в 10 секунд). Этот процесс усиливается за счет перемещения ионов калия и натрия, которые в фазе сна стимулируют осмотические процессы. В планах исследовательской группы — проведение наблюдений за добровольцами в течение всей ночи, чтобы собрать больше данных о том, как выявленные механизмы влияют на работу мозга в долгосрочной перспективе.
