Читать книгу Омолоди свой мозг за 100 дней. Как улучшить память и сохранить здоровье до глубокой старости - Сабина Бреннан - Страница 28

Вы когда-нибудь задумывались, почему хороший сон проясняет ваше сознание, и вы просыпаетесь отдохнувшим? Что ж, в буквальном смысле очищение мозга может быть ответом.

Очищение мозга

Доцент Лулу Се провела два года в лаборатории Рочестерского университета, обучая мышей расслабляться и засыпать на специальном микроскопе, который показывает движение окрашенного вещества через живую ткань. Ее невероятное терпение было вознаграждено доказательством, наверно, основной функции сна – очищения мозга. Точнее, основная причина для сна – освобождение мозга от токсичных побочных продуктов метаболизма, которые накапливаются во время бодрствования. Метаболизм относится к химическим процессам, которые происходят внутри тела и сохраняют нам жизнь.

Недавние исследования показывают, что сон играет важную роль в метаболическом гомеостазе. Поддержание метаболического гомеостаза означает, что наш организм должен сохранять оптимальные условия внутри и снаружи клеток для того, чтобы происходили жизнеобеспечивающие обменные реакции. По сути, наше тело должно превратить еду в энергию, чтобы запускать клетки и создавать соединения, необходимые нейронам для выживания и функционирования. Побочные продукты обмена веществ и клеточные отходы должны быть утилизированы.

Естественная детоксикация организма

Подобно химическим заводам, наше тело имеет встроенную систему, которая ответственна за безопасное избавление от отходов и токсичных побочных продуктов. Эту функцию выполняют сосуды, которые находятся рядом с венами. Лимфатическая система убирает метаболические отходы, лишнюю жидкость, шлаки и токсины. Жидкость под названием «лимфа» выводится из тканей и в конечном итоге возвращается в кровь с помощью системы лимфатических сосудов. Когда лимфоциты двигаются по сосудам, они проходят через лимфоузлы, в которых фильтруются бактерии, раковые клетки и другие потенциально опасные вещества.

Если у вас хоть раз была инфекция, то вы знакомы с увеличенными лимфатическими узлами на шее или под мышкой. Каждый день лимфатические сосуды переправляют около четырех литров очищенной лимфы обратно в кровь.

Лимфатическая система покрывает организм, как паутина. Плотность этих сосудов обычно пропорциональна скорости метаболизма тканей, в которых он происходит, точно так же, как система фильтрации на химическом заводе должна соответствовать объему его работы. Учитывая, что мозг использует больше энергии, чем любой другой орган, вполне ожидаемо, что он будет иметь довольно плотную сеть лимфатических сосудов, способных быстро устранять побочные продукты обмена веществ. Однако это не так.

Отсутствие лимфатической системы в мозге озадачило исследователей, особенно потому, что нейроны беззащитны перед токсичными отходами. Но недавно одна из датских ученых Майкен Недергаард открыла ряд микроскопических каналов, наполненных жидкостью, которые окружают кровеносные сосуды в мозге мышей. Они были названы глимфатической системой, потому что очищение происходит с помощью нейроглий.

Глимфатическая система

Подобно сети труб на заводе, глимфатическая система переносит нагруженную отходами спинномозговую жидкость(15) (или ликвор). В конечном счете эта система в мозге транспортирует отходы в те же центральные точки выделения и переработки, которые используются остальной частью тела, – лимфатические узлы. Благодаря этому в мозге не происходит локальной переработки и разложения белков. Это вполне логично, так как она выводит токсичные отходы из нашего жизненно важного, но уязвимого органа. Совсем недавно в мозге мышей были обнаружены лимфатические сосуды. Похоже, что они могут быть вторым этапом в процессе детоксикации, перенося отходы из спинномозговой жидкости в близлежащие лимфатические узлы.

Спинномозговая жидкость

На промышленных предприятиях и в некоторых других типах помещений межэтажное пространство используется для размещения различных элементов обслуживания зданий, включая вывоз мусора. Заполненное жидкостью пространство вокруг клеток мозговой ткани, также известное как интерстициальное (межклеточное), составляет 20 % от общего объема мозга. Именно здесь клеточный мусор вымывается с помощью спинномозговой жидкости.

Спинномозговая жидкость просачивается через интерстициальное пространство и в итоге попадает обратно в кровоток через мозговые оболочки – защитные мембраны, окружающие мозг. Этот процесс требует много энергии, поэтому Недергаард подозревала, что мозг не может и избавляться от отходов, и обрабатывать сенсорную информацию во время бодрствования. Следуя этому предположению, Лулу Се потратила два года на то, чтобы приучить мышей спать под микроскопом и выяснить, повышается ли активность их глимфатической системы во время сна.

Отслеживая разноцветные пятна в мозге мышей, Лулу обнаружила, что большое количество спинномозговой жидкости поступает в орган только во время сна. Оказалось, что при бодрствовании поток ликвора ограничен поверхностью мозга и составляет всего 5 % от потока в состоянии сна. Глубокое очищение происходит именно в этот период, так как спинномозговая жидкость проникает глубоко в ткани мозга, а ее количество увеличивается на 60 %. Все это приводит к более эффективному очищению метаболитов, включая бета-амилоид, который накапливается во время бодрствования и участвует в развитии болезни Альцгеймера.

Рис. 2: Интерстициальное пространство в коре головного мозга мыши, через которое движется спинномозговая жидкость, увеличивается с 14 % при бодрствовании до 23 % во время сна, что позволяет быстрее очистить организм от метаболических отходов и токсинов.

Сон для детокса

Вероятно, вы чувствуете себя отдохнувшим после пробуждения, потому что нейротоксичные отходы нервной деятельности, накапливающиеся во время бодрствования, с большой скоростью устраняются во время сна. Когда вы не спите, активному процессу глимфатической системы может не хватать времени на глубокое очищение организма. Без него токсины могут накапливаться, тем самым препятствуя оптимальной работе мозга. Это также может повлиять на ваши когнитивные способности, поведение и даже решения в течение дня.

Нарушение сна может нанести вред когнитивным функциям и даже способствовать развитию болезни Альцгеймера. Аномальное скопление клеточных отходов относятся почти ко всем нейродегенеративным заболеваниям[25]. Однако связь между болезнью Альцгеймера и сном выражена химически липким белком – бета-амилоидом.

Похоже, что сон не только обеспечивает более глубокую детоксикацию мозга, но и позволяет эффективнее устранять токсины. При этом у спящих мышей бета-амилоиды исчезают в два раза быстрее, чем у бодрствующих. Между нервными клетками в мозге, пораженном болезнью Альцгеймера, можно найти нездоровые скопления фрагментов белка – бляшки. Они образуются, когда кусочки бета-амилоида слипаются вместе. Небольшие сгустки могут блокировать сигнализацию в синапсах и активировать клетки иммунной системы, что, в свою очередь, вызывает воспаление.

Нервные клетки очень чувствительны к окружающей среде, поэтому жизненно важно быстро избавляться от отходов. Вполне возможно, что недостаток сна играет важную роль в неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера, ведь он способствует накоплению побочных продуктов. Это приводит к непоправимому повреждению мозга.

Сама Недергаард прогнозирует: «Если вы не будете спать, то у вас, скорее всего, разовьется патология». Она также обеспокоена здоровьем людей, работающих по сменам, и подвергает сомнению медицинскую практику будить пациентов с черепно-мозговыми травмами каждые 10 минут для проверки их жизненных показателей.

Конечно, опыты проводились на мышах, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить наличие подобной системы очищения и в мозге человека. Ученым необходимо установить, происходит ли у людей ускоренное ночное «промывание мозгов».

Стадии и циклы сна

Ваш цикл сна и бодрствования контролируется на молекулярном уровне химическими веществами, которые действуют по сигналу нейронов. Как только вы заснете, то пройдете через несколько стадий сна.

Желание спать

Аденозин – побочный продукт метаболизма, который стоит за вашим желанием спать. Для того, чтобы вывести его из организма, тоже требуется сон. Аденозин играет важную роль в цикле сна и бодрствования. Он повышается в течение дня, увеличивая вашу сонливость. Во второй половине дня его воздействию противостоит циркадное[26] стремление к возбуждению. К концу вечера этот циркадный ритм ослабевает, и начинает вырабатываться гормон мелатонин, который «приглашает» вас ко сну. Пока вы спите, аденозин медленно рассеивается, а выработка мелатонина прекращается с наступлением раннего утра.

За несколько часов до пробуждения циркадный ритм становится более активным, передавая предупреждающий сигнал по всему мозгу и телу. В течение дня сигнал усиливается, а пик его приходится на полдень.

Благодаря сочетанию низкого уровня аденозина и повышающегося сигнала возбуждения вы должны чувствовать себя бодро в течение всего утра. Однако если возникает недостаток сна, аденозин полностью не выведется из организма, что сделает вас уставшим, а не отдохнувшим.

Циркадные часы

Время сна в основном контролируется циркадными часами. Они управляются циклом дня и ночи каждые 24 часа и поэтому работают независимо от количества сна или бодрствования за прошедшие сутки. Главным проводником нашего ритма жизни является крошечная структура в гипоталамусе(16), называемая супрахиазматическим ядром (СХЯ). Оно основывается на световых сигналах, направляемых от глаз через зрительный нерв к точке пересечения в мозге, чтобы оказаться в затылочных долях для обработки. Эта информация о свете и темноте позволяет СХЯ синхронизировать ваши внутренние ритмы с внешней средой.

Ядро гипоталамуса использует циркулирующий мессенджер под названием «мелатонин» для передачи повторяющегося сигнала дня и ночи в организм. После наступления сумерек, вызванный СХЯ мелатонин быстро попадает в кровоток. Этот гормон не генерирует сон и не играет никакой роли в его процессе. Скорее он выполняет функцию посланника, который проходит через кровь, как городской глашатай, кричащий: «Слушайте, слушайте, ночь близка! Пора спать, пора спать!»

В течение ночи, пока мы спим, мелатонин постепенно выводится из организма. Его отсутствие сообщает мозгу и телу, что пришло время проснуться. С рассветом выброс мелатонина прекращается и в дневное время остается неактивным, пока цикл вновь не возобновится после наступления сумерек.

Стадии сна

Сон имеет пять стадий, классифицируемых по тому, происходит ли во время них быстрое движение глаз (REM-фаза) или нет (NREM-фазы: 1, 2, 3 и 4-я). Мозг проходит через все эти стадии примерно пять раз за ночь, но каждый цикл не похож на предыдущий, потому что соотношение между REM- и NREM-фазами резко меняется в течение сна. В первой половине ночи бо́льшая часть сна не связана с быстрой фазой, а во второй количество времени, проведенного в этой стадии, сопровождаемой сновидениями, увеличивается. Самый глубокий сон происходит на стадиях 3 и 4. NREM-сон характеризуется медленными мозговыми волнами и всплесками активности, которые называются «веретенообразные вспышки» или «веретена сна». С другой стороны, электрическая активность, регистрируемая во время 5-й стадии сна, очень похожа на активность бодрствующего мозга.

25

Медленно прогрессирующие заболевания нервной системы, основной чертой которых является гибель нервных клеток. – Прим. пер.

26

Связанный с циклическими колебаниями силы различных биологических процессов, обусловленных сменой дня и ночи. – Прим. ред.