Что происходит с нашим мозгом во время сна

Общеизвестно, что сон необходим человеку для восстановления жизненных сил. Мозг снижает свою активность и отдыхает. Интенсивность синапсов – электрохимических импульсов, которыми нейроны в мозгу обмениваются между собой, – падает. Это позволяет нейронам сохранять способность к последующему восприятию информации.

Сон необходим и для процессов более высокого уровня. Например, считается установленным, что во время сна происходит консолидация последних, самых недавних воспоминаний. То есть сон встроен в механизм памяти как неотъемлемый элемент, обеспечивающий его правильную работу.

Однако во сне с нашим мозгом происходит кое-что ещё. Сон – не только время отдыха и перенастройки, но и время уборки. Когда мы спим, в мозгу активизируется специализированные иммунные клетки, которые поглощают так называемый «нейронный мусор» (отходы жизнедеятельности мозговых клеток), а также любой посторонний материал в межклеточном пространстве. На удаление «мусора» работают и «приливы» спинномозговой жидкости.

Недавнее исследование показало, что наравне с волнами электрической активности нейронов существуют и волны в спинномозговой жидкости. И оба вида волн, по-видимому, синхронизированы.

Был проведён достаточно сложный в техническом отношении эксперимент. Участникам надевали «шапочки» ЭЭГ, которые позволяли считывать электрическую активность мозга. И с этими «шапочками» их закатывали в машину МРТ, где они должны были спать. Только при соблюдении этих условий можно одновременно получить данные по активности мозга и движению спинномозговой жидкости. Самым сложным тут было уснуть внутри МРТ, поскольку магнитно-резонансный томограф работает с весьма громким стуком. Но участники были молодыми (от 23 до 33 лет), и шум им не помешал.

В результате учёные получили картину, которую до них никто не видел. Они увидели, как сначала «засыпают» нейроны, потом кровь отливает из мозга, а затем в обратном направлении идёт волна спинномозговой жидкости. Подобную последовательность можно объяснить так: неактивным во время сна нейронам требуется меньше кислорода, кислород доставляется кровью, поэтому на время сна избыточное количество крови покидает мозг. Но отток крови должен привести к снижению внутричерепного давления, которое надо компенсировать, и для этого в мозг поступает дополнительная спинномозговая жидкость.

Когда нейроны активизируются, кровь снова приливает к мозгу, а «лишняя» спинномозговая жидкость, наоборот, уходит, унося с собою отходы метаболизма мозговых клеток. Благодаря этим медленным волнам, характерным для состояния сна, мозг самоочищается.

Учёные замечают, что нарушение этого «волнового механизма» может быть частью общего процесса старения. С возрастом медленных волн генерируется меньше, что приводит к снижению пульсации спинномозговой жидкости, а, следовательно, метаболический «мусор» из мозга удаляется хуже.