Перетекания спинномозговой жидкости из мозга и обратно плохо влияют на умственную концентрацию.

Невыспавшемуся человеку трудно сосредоточиться, трудно сконцентрировать внимание. При этом нельзя сказать, что внимание вообще отсутствует, скорее, оно то есть, то нет, что-то мы улавливаем, а что-то проходит мимо нас. В недавней статье в Nature Neuroscience говорится, что такие волны внимания обусловлены (по крайней мере, отчасти) динамикой спинномозговой жидкости, которая помогает мозгу вывести из себя молекулярный мусор.

(Фото: Adrian Swancar / Unsplash.com) 

Спинномозговая жидкость циркулирует по желудочкам головного мозга, между оболочками головного и спинного мозга и по специальным протокам-каналам. Она поддерживает постоянство внутричерепного давления, служит посредником между нервной ткань и кровью и, как было сказано, помогает очищать мозг от молекулярного мусора. Известно, что её уровень в мозге колеблется в зависимости от сердечного ритма, дыхательного ритма, движений тела. В 2019 г. в Science была опубликована статья о том, что пульсации спинномозговой жидкости связаны с активностью спящего мозга: когда в нём появляются медленные электрические волны, в него приходит больше крови. Когда медленный ритм стихает, крови становится меньше, но зато в один из желудочков мозга идёт волна спинномозговой жидкости. Затем снова возникают медленные электрические ритмы, и всё повторяется.

Новая статья в Nature Neuroscience представляет собой продолжение той работы, только теперь исследователей интересовало поведение спинномозговой жидкости в мозге заведомо невыспавшемся человека. В эксперименте участвовало двадцать шесть человек, у которых записывали электроэнцефалограмму (ЭЭГ) и снимали функциональную магнитно-резонансную томографию (фМРТ), причём фМРТ была в особой модификации, позволявшей следить за распределением спинномозговой жидкости. Пока им делали фМРТ, добровольцы выполняли два теста на внимание. В первом тесте на экране перед человеком появлялся крестик, который в какой-то случайный момент превращался в квадрат, и когда это происходило, нужно было нажать на специальную кнопку. Второй тест был такой же, только вместо визуального изменения нужно было реагировать на звук.

Участники эксперимента проходили все эти процедуры дважды, в одном случае хорошо выспавшиеся, а в другом случае после ночи без сна. Как и ожидалось, после бессонной ночи внимание у всех было так себе: они медленнее реагировали на происходящее и нередко вообще не нажимали на кнопку в момент условного сигнала. Как оказалось, такие эпизоды невнимательности случались, когда из мозга выходила волна спинномозговой жидкости, а когда её поток разворачивался обратно, внимание возвращалось. Все они бодрствовали, но, как полагают авторы работы, бодрствующий мозг всё же старался сделать все те вещи, которые ему нужно было сделать во время сна. Пульсация спинномозговой жидкости имеет целью очистить мозг от мусора, и, видимо, она не зря происходит во сне, поскольку в бодрствующем состоянии такая процедура уборки подавляет некоторые когнитивные функции.

Исследователи не только записывали ЭЭГ и делали фМРТ – провалам внимания сопутствовал ряд физиологических изменений, в частности, замедление сердечного ритма и дыхания и сужение зрачков. (Зрачки начинали сужаться за 12 секунд до того, как спинномозговая жидкость начинала выходить из мозга и, соответственно, ослаблялось внимание.) Можно предположить, что в мозге есть некий нервный контур, который управляет мусороуборочными работами и который одновременно влияет на высшую нервную деятельность и на целый ряд сугубо физиологических процессов. Здесь есть хороший кандидат – норадреналиновые нервные цепочки и центры: известно, что уровень норадреналина во время сна периодически понижается и повышается. 

Проблемы со вниманием бывают и у вполне выспавшихся людей – не исключено, что это может быть связано с пульсацией спинномозговой жидкости и внеурочной активностью той системы, которая ею управляет. Однако в любом случае здесь трудно говорить что-то определённое без дальнейших исследований.