Ученые из Университета Рочестера установили, что во время сна циркуляция спинномозговой жидкости резко возрастает. Сон, таким образом, выполняет функцию очистки мозга от вредных метаболитов. Исследование опубликовано в Sсience, ему также посвящена редакционная статья в том же номере издания.
Для проведения исследования авторы научили лабораторных мышей засыпать на площадке микроскопа. В мозг животных были имплантированы катетеры, по которым ученые после засыпания могли ввести флюоресцентный краситель. После засыпания вводилось зеленое, а по пробуждению — красное вещество. Для наблюдения за движением красителей авторы использовали двухфотонный вариант флюоресцентной микроскопии — существенно более чувствительный метод, который позволят видеть на глубину до одного миллиметра вглубь ткани.
Ученые обнаружили, что во время сна движение красителя ускоряется на 60 процентов из-за резкого увеличения просвета между клетками. Ускорение движения оказалось не ограничено низкомолекулярными веществами: когда ученые вводили в мозг мышей β-амилоиды (нерастворимые белки, которые накапливаются между нейронов, например, в ходе болезни Альцгеймера), они также выводились существенно быстрее во время сна.
Участие межклеточного пространства мозга в циркуляции метаболитов было показано всего год назад той же группой под руководством нейробиолога Майкен Недергард (Maiken Nedergaard). Ученые показали, что этот процесс происходит активно и в нем участвуют мембранные каналы клеток глии, образованные аквапоринами (точнее, AQP4).
В большинстве остальных тканей подобную функцию выполняет лимфатическая система, однако в нервной ткани лимфатических сосудов нет. До работы группы Недергард то, как мозг справляется с этой проблемой, ученые не представляли.