Долгое время оставался неясным механизм, с помощью которого мозг очищается от биохимических отходов: метаболических продуктов, поврежденных молекул и прочего. Обычно «канализацией» служат кровеносные и лимфатические системы, однако между нервной тканью и сосудами мозга располагается мощный гематоэнцефалический барьер, который пропускает лишь ограниченное количество веществ.
Тем не менее, несколько лет назад Майкен Недергард (Maiken Nedergaard) и её команда из Рочестерского университета обнаружили в мозге уникальную мусороуборочную систему. Кровеносные сосуды мозга окружены оболочками, образованными отростками астроцитов — вспомогательных или глиальных клеток. Это создает двойную трубку, и в промежутке между её стенками проникает «замусоренная» межклеточная жидкость, которая фильтрует отходы в кровеносный сосуд. Астроциты создают в ней давление, что делает фильтрацию активной, а не пассивной. Эту систему назвали глимфатической, так как она функционирует аналогично обычной лимфатической, но состоит из глиальных клеток.
Эффективность мусороуборочной системы зависит от работы мембранных каналов астроцитов, которые требуют значительного количества энергии. Это натолкнуло исследователей на мысль, что глимфатическая система мозга активна во время сна: поскольку энергия не тратится на деятельность нейронов, восприятие и анализ внешних сигналов, её можно направить на очистку от отходов.
Дальнейшие эксперименты подтвердили эту гипотезу: активная прокачка межклеточной жидкости через глиальный фильтр происходила именно во сне. При этом во время сна расстояние между нервными клетками увеличивалось на 60%, что позволяло расширить каналы для циркуляции спинномозговой жидкости и облегчить её доступ к глимфатической системе. В контроле над этой системой исследователи выделяют нейромедиатор норадреналин, уровень которого значительно снижается во время сна и возрастает при пробуждении.
Если глимфатическая система активируется во сне, значит, её работа зависит от позы, в которой мы спим? Действительно, как выяснили Майкен Недергард и её коллеги из Рочестерского университета, а также исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, положение тела во время сна влияет на эффективность мусороуборочных процессов в мозге. Опыт проводили на животных: лабораторным грызунам вводили специальную метку, позволяющую отслеживать, насколько эффективно из мозга выводятся поврежденные белки, и укладывали их спать. Как сообщают авторы исследования в Journal of Neuroscience, наиболее эффективно «канализация» мозга работала, когда животные спали на боку. Стоит отметить, что как животные, так и люди чаще всего спят в этой позе, что может быть связано с функционированием глимфатических каналов (хотя полученные результаты требуют подтверждения в исследованиях с участием людей).
В экспериментах отслеживали испорченные молекулы, такие как тау-белки и бета-амилоид, которые накапливаются в нейронах и могут вызывать синдром Альцгеймера. Известно, что многие неврологические заболевания, включая нейродегенеративные синдромы, связаны с нарушениями сна. Возможно, сбой в работе мусороуборочной системы, активирующейся во время сна, способствует развитию таких заболеваний. Таким образом, правильный сон не только восстанавливает психические функции, но и эффективно очищает мозг от опасных веществ.
