Как связаны сон, выведение шлаков из мозга и деменция

Почему такие состояния, как хронический стресс, депрессия, сердечно-сосудистые заболевания, прерывистый сон и старение, связаны с повышенным риском развития деменции? В новой обзорной статье, опубликованной в журнале Наука (Science), нейробиолог из Медицинского центра Рочестерского университета доктор медицины и доктор наук Майкен Недергаард, предполагает, что многие из этих, казалось бы, разных состояний могут быть связаны с одной и той же биологической проблемой: нарушении зависящего от сна мозгового ритма, который помогает выводить шлаки из мозга.

В статье представлен новый взгляд на сон, не просто как на период отдыха, а как на высокоорганизованное биологическое состояние, которое координирует химический состав мозга, движение кровеносных сосудов и поток спинномозговой жидкости, поддерживая ночной процесс очистки мозга.

В статье также указывается на потенциальный биомаркер – вариабельность сердечного ритма, которую уже можно отслеживать с помощью носимых устройств, – как простой, неинвазивный способ оценки состояния мозга, связанного со сном, и выявления людей с повышенным риском когнитивных нарушений.

“Сон – это не спокойное или бездействующее состояние”, – говорит Недергаард. “Во время сна мозг переходит в скоординированный ритм, который, по-видимому, поддерживает одну из его важнейших функций по поддержанию жизнедеятельности”.

Лаборатория Недергаарда в Медицинском центре Рочестерского университета в 2012 году внесла значительный вклад в развитие нейробиологических исследований, открыв глифатическую систему – сеть, охватывающую весь мозг, которая обеспечивает циркуляцию спинномозговой жидкости по тканям, окружающим кровеносные сосуды, помогая удалять метаболические отходы. Эта система особенно активна во время сна и с тех пор занимает центральное место в исследованиях болезней Альцгеймера, Паркинсона, инсульта, черепно-мозговых травм и других неврологических расстройств.

Синхронизированный ритм сна

В статье рассматриваются нейромодуляторы – химические вещества головного мозга, такие как норадреналин, серотонин, дофамин и ацетилхолин, которые регулируют настроение, внимание, обучение и поведение в состоянии бодрствования.

Во время медленного сна эти системы ведут себя иначе: они синхронизируются и совершают медленные повторяющиеся колебания примерно раз в минуту. Эти ритмы связаны с изменениями в активности мозга, частоте сердечных сокращений, дыхании, сосудистых движениях и циркуляции спинномозговой жидкости.

“На протяжении десятилетий мы считали, что сон в первую очередь связан с памятью и восстановлением сил”, – говорит Недергаард. “Сейчас появляется все больше данных о том, что сон – это еще и высокоорганизованное состояние, при котором происходит циркуляция жидкости, что помогает поддерживать здоровье мозга”.

Сон и система очистки мозга

Эти сосудистые движения, независимые от насосной функции сердца, помогают проталкивать спинномозговую жидкость через головной мозг и удалять продукты обмена веществ, включая бета-амилоид и тау-белки, связанные с болезнью Альцгеймера и другими формами деменции.

Недергаард утверждает, что когда эти ритмы нарушаются в результате старения, стресса, психических заболеваний, сердечно-сосудистых заболеваний, плохого сна или приема определенных лекарств, мозг становится менее эффективным в выведении токсичных белков.

“Многие расстройства, повышающие риск развития деменции, также нарушают ритмы сна мозга”, – говорит Недергаард. “Наша работа показывает, что это не отдельные явления. Они могут быть связаны со способностью мозга выводить отходы жизнедеятельности во время сна”.

Потенциальный новый биомаркер

В статье также говорится о вариабельности сердечного ритма – едва заметных изменениях в интервалах между ударами сердца – как о возможном биомаркере состояния мозга, связанного со сном. Исследователи обнаружили, что колебания сердечного ритма во время сна, по-видимому, тесно связаны с теми же нейромодуляторными ритмами, которые происходят в головном мозге.

Недергаард считает, что в перспективе это может стать неинвазивным способом мониторинга состояния системы ночного очищения мозга, что потенциально позволит выявлять людей с повышенным риском снижения когнитивных функций до появления симптомов.