Медленные сонные ритмы мозга связаны с ритмами крови и спинномозговой жидкости.

Активность нейронов мозга складывается в электрические волны, которые можно увидеть с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ). Среди этих волн есть альфа-ритмы, бета-ритмы, тета, сигма и ряд других. Они отличаются друг от друга по разным параметрам и возникают при разных состояниях: во время психического напряжения, во время спокойного бодрствования, во время сна и т. д. Сон же, как мы знаем, состоит из быстрой фазы и медленной, причём медленная делится ещё на несколько стадий. Легко догадаться, что своё название фазы сна получили по быстрым и медленным электрическим ритмам.

Приток крови в мозг (красным) при появлении медленных ритмов (слева); отток крови и приток спинномозговой жидкости в желудочек (синим) при угасании медленных ритмов. (Иллюстрация: Laura D. Lewis / Boston University)

Но речь в данном случае не об электрических волнах, а о волнах спинномозговой жидкости, которые регулярно приходят в мозг во время сна. Исследователи из Бостонского университета наблюдали за состоянием мозга у спящих людей (двух мужчин и одиннадцати женщин): электрическую активность регистрировали с помощью ЭЭГ, а изменения в кровотоке и динамику спинномозговой жидкости отслеживали с помощью магнитно-резонансной томографии. В статье в Science говорится, что электрические ритмы, кровоток и спинномозговая жидкость связаны между собой: с появлением медленных электрических ритмов в мозг приходило больше крови; когда ритмы стихали, крови становилось меньше, но зато в один из желудочков мозга приходила волна спинномозговой жидкости. Затем снова возникали медленные электрические ритмы, и всё повторялось.

Спинномозговая жидкость циркулирует по желудочкам головного мозга, между оболочками головного и спинного мозга и по специальным протокам; она поддерживает постоянство внутричерепного давления, служит посредником между нервной ткань и кровью и помогает очищать мозг от молекулярного мусора – ненужные продукты метаболизма сбрасываются именно в спинномозговую жидкость. Было известно, что её уровень в мозге колеблется в зависимости от сердечного ритма, дыхательного ритма, движений тела, но сейчас впервые удалось показать, что волны спинномозговой жидкости, приходящие в мозг, связаны с работой самого мозга и с изменениями кровотока.

Возможно, что такие волны нужны для эффективной уборки мозга от мусора, что во время сна, во время приливов и отливов спинномозговой жидкости как раз и происходит удаление разных ненужных молекул отходов, скопившихся в мозге до этого. Мы знаем, что медленные ритмы угасают при нейродегенеративных болезнях и при старении, а нейродегенеративные болезни и старение как раз часто связывают с накапливающимся молекулярным мусором; возможно, что угасание медленных ритмов, которые управляют мусороуборочной системой, как раз становится причиной всех этих неприятностей.

Однако пока что исследователи увидели только лишь то, что между электрическими ритмами, кровью и спинномозговой жидкостью есть явная связь. Где тут причины и следствия, и для чего нужны сонные волны спинномозговой жидкости, станет ясно только после дальнейших экспериментов.