Мусороуборочная система мозга эффективней всего работает во время сна на боку.

 Довольно долго никто не знал, как мозг избавляется от биохимического мусора: продуктов метаболизма, испорченных молекул, отслуживших своё, и т. д. Обычно «канализацией» служит кровеносная и лимфатическая системы, но между нервной тканью и кровеносными сосудами в мозге стоит мощный гематоэнцефалический барьер, который мало что пропускает через себя. 

Каналы мусороуборочной «глимфатической» системы в мозге мыши. (Фото University of Rochester Medical Center.)

Фото © Raev Denis / Фотобанк Лори.

Однако несколько лет назад Майкен Недергард (Maiken Nedergaard) и её коллеги из Рочестерского университета нашли в мозге собственную мусороуборочную систему. Кровеносные сосуды в мозге окружены чехлами из отростков астроцитов – вспомогательных, или глиальных клеток. Получается двойная трубка, и в промежуток между её двумя стенками проникает «замусоренная» межклеточная жидкость, которая фильтрует мусор в кровеносный сосуд. Причём астроциты создают в ней давление, так что фильтрация здесь не пассивная, а активная. Систему назвали глимфатической: функционировала она подобно обычной лимфатической, только сделана была из глиальных клеток.

Работа мусороуборочной системы зависит от действий мембранных каналов астроцитов, которые требуют довольно много энергии. Это навело на мысль, что глимфатическая система мозга остаётся функциональной во время сна: на работу нейронов, на восприятие и анализ внешних сигналов, на аналитику и т. п. энергия не тратится, поэтому её можно направить на уборку мусора.

Дальнейшие эксперименты гипотезу подтвердили: активная прокачка межклеточной жидкости через глиальный фильтр включалась именно во сне. Причём во время сна на 60% увеличивалось расстояние между нервными клетками, которые как бы съёживались, чтобы расширить каналы для циркуляции спинномозговой жидкости и облегчить ей доступ к глимфатической системе. Что до контроля над ней, то здесь исследователи отдают главную роль нейромедиатору норадреналину, уровень которого сильно падает во время сна и возрастает при пробуждении.  

Но если глимфатическая система включается во сне, значит, её работа зависит от того, как мы спим? Действительно, как выяснили всё те же Майкен Недергард с сотрудниками Рочестерского университета и присоединившиеся к ним исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, на эффективность мусороуборочных процессов в мозге влияет положение тела во сне. Опыты ставили на животных: лабораторным грызунам вводили специальную метку, по которой можно было следить, насколько эффективно из мозга выводятся испорченные белки, и укладывали животных спать. Как пишут авторы работы в Journal of Neuroscience, лучше всего мозговая «канализация» работала в том случае, если звери спали на боку. Здесь стоит сказать, что и животные, и люди спят чаще всего на боку, что, возможно, связано как раз с работой глимфатических каналов (хотя полученные результаты всё равно нужно будет подтвердить в исследованиях с участием людей).

Испорченные молекулы, за которыми следили в экспериментах, были белками тау и бета-амилоидом – накапливаясь в нейронах, они вызывают синдром Альцгеймера. Известно, что многие неврологические заболевания, включая нейродегенеративные синдромы, связаны с расстройствами сна. Возможно, нарушение работы мусороуборочной системы, активизирующейся во время сна, как раз способствует развитию таких болезней. Так что правильный сон помогает помогает мозгу не только восстановить психические функции, но и эффективно избавиться от опасных веществ.