Одна исследовательская группа опровергла годы теоретизирования, и это вызвало неприятие у некоторых ученых. Новое исследование поставило под сомнение одну из самых широко принятых теорий о функции сна: что он позволяет системе очистки отходов мозга избавляться от вредных токсинов, которые накапливаются, пока мы бодрствуем.
Сон — это то, что все мы просто обязаны делать, но ученые удивительно мало знают о его функции. Он, должно быть, важен, иначе эволюция не позволила бы нам проводить несколько часов в день в таком уязвимом состоянии, полностью не осознавая, что прямо за входом в пещеру мурлычет голодный саблезубый тигр.
Содержание
Одна из теорий, получивших широкое распространение, особенно в последнее десятилетие, заключается в том, что сон обеспечивает жизненно важную возможность «очистить» мозг к новому дню через глимфатическую систему. Однако, как пишут авторы нового исследования в своей статье, «Как метаболиты и токсины выводятся из мозга, остается неясным». И их недавние результаты ставят под сомнение некоторые предположения.
Что показало исследование?
Проводя эксперименты на мышах, команда из Имперского колледжа Лондона обнаружила доказательства того, что глимфатическая очистка на самом деле была менее эффективной во время сна и под анестезией. Они нанесли флуоресцентный краситель на мозг животных, чтобы наблюдать за процессом очистки в режиме реального времени. У мышей, которые спали, очистка снизилась примерно на 30 процентов. У мышей под анестезией эта цифра была ближе к 50 процентам.
«В этой области было так сильно сосредоточено внимание на идее очистки как одной из ключевых причин, по которой мы спим, что мы были очень удивлены, наблюдая противоположное в наших результатах», — прокомментировал соавтор исследования профессор Ник Франкс.
Одна из гипотез, возникших из теории глимфатической очистки, заключалась в том, что нарушенный сон и, следовательно, нарушенное удаление отходов могут вызвать или ускорить прогрессирование болезни Альцгеймера. Новые результаты не обязательно оспаривают тот факт, что плохой сон и деменция идут рука об руку, но они могут предполагать, что действует иной лежащий в основе механизм.
«Вполне возможно, что хороший сон действительно помогает снизить риск деменции по другим причинам, а не из-за удаления токсинов», — сказал соавтор исследования профессор Билл Уисден.
Какова реакция на исследование?
Исследование привлекло много внимания, когда оно было опубликовано в середине мая 2024 года, как и следовало ожидать для результатов, которые служат контрапунктом такой широко распространенной теории. Комментируя публикацию, биолог Стивен Проулкс из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, который проводил аналогичные работы по изучению тока спинномозговой жидкости в мозге, назвал методы исследования «очень толковыми».
Однако не все комментаторы были столь же положительными. «Нельзя просто прийти и сделать что-то совершенно иное, а затем сказать, что все старые данные ошибочны. Я на самом деле шокирована, что эта статья вообще была опубликована», — сказала нейробиолог Майкен Недергор, упомянув о планах написать письмо с изложением опасений по поводу исследования в журнал Nature Neuroscience, который его опубликовал.
Недергор руководила знаковым исследованием, опубликованным в 2013 году, в котором впервые была продемонстрирована очистка бета-амилоида — печально известного белка, связанного с болезнью Альцгеймера — из мозга мыши во время сна. Большая часть споров вращается вокруг конкретных методологических выборов в новом исследовании. Флуоресцентный краситель вводился непосредственно в мозг, и критики говорят, что это рискует создать ненадежные данные, повреждая ткани и увеличивая внутричерепное давление.
Недергор была решительна в своей критике: «Они не осведомлены о стольких базовых недостатках в экспериментальной установке, которые они имеют». Другими примерами проблем, с точки зрения Недергор, являются тот факт, что животные не находились в естественном сне, что не были приняты меры для обеспечения успешного попадания красителя в ткань, и что измерения глимфатического дренажа не проводились в оптимальных местах.
Со своей стороны, Франкс признал, что, как и многие другие, он поддерживал теорию глимфатической очистки. «Это звучало как идея, достойная Нобелевской премии», — сказал он. «Идея о том, что ваш мозг выполняет эту базовую уборку во время сна, кажется разумной».
Удивление команды от полученных ими результатов лишь усилило их стремление продолжить исследования.
Что теперь?
«Другая сторона нашего исследования заключается в том, что мы показали, что очистка мозга высокоэффективна как раз во время бодрствования, — прокомментировал Уисден в пресс-релизе. — В целом, бодрствование, активность и физические упражнения могут более эффективно очищать мозг от токсинов.»
Однако частично из-за неизбежных споров, которые вызовет эта работа, команда решила не представлять ее на каких-либо конференциях. «Отстранитесь от этого. Опубликуйте свою статью, сделайте все возможное, а затем посмотрите, что произойдет», — сказал Франкс.
А происходит в данном случае дискуссия, которая, несомненно, настолько же ожесточенная, насколько они подозревали. И лучший, а может быть, и единственный способ разрешить ее — провести еще больше исследований, чтобы попытаться выяснить корень того, почему мы проводим треть нашей жизни в мирном сне. Или не таком уж мирном, как оказывается.
Независимо от исхода этого спора, очевидно одно — функция сна по-прежнему остается одной из самых увлекательных и малоизученных загадок для нейробиологов. Треть жизни, проведенная в состоянии сна, не может быть бесполезной тратой времени для нашего мозга. Разгадка этой тайны может пролить свет на фундаментальные механизмы, обеспечивающие жизнедеятельность и здоровье самого сложного органа в нашем теле.
Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
Читайте также: Ключевая проблема мысленного эксперимента “мозг в колбе”