Ученые давно задаются вопросом, почему почти все животные спят, несмотря на то, что бессознательное состояние мешает выживанию. Теперь исследователи во главе с командой из Университета Цукубы обнаружили новые доказательства обновления мозга, которое происходит во время определенной фазы сна: сна с быстрым движением глаз (REM), когда вы склонны много мечтать.
Предыдущие исследования измеряли различия в кровотоке в головном мозге между REM-сном, non-REM-сном и бодрствованием с использованием различных методов, с противоречивыми результатами. В своей последней работе команда под руководством Цукуба использовала метод прямой визуализации движения эритроцитов в капиллярах мозга (где питательные вещества и продукты жизнедеятельности обмениваются между клетками мозга и кровью) мышей во время бодрствования и сна.
"Мы использовали краситель, чтобы сделать кровеносные сосуды головного мозга видимыми в флуоресцентном свете, используя технику, известную как двухфотонная микроскопия," говорит старший автор исследования профессор Ю Хаяси. "Таким образом, мы могли непосредственно наблюдать за эритроцитами в капиллярах неокортекса у мышей, не подвергшихся анестезии."
Исследователи также измерили электрическую активность в головном мозге, чтобы идентифицировать быстрый сон, не-быстрый сон и бодрствование, и искали различия в кровотоке между этими фазами.
"Результаты нас удивили," объясняет профессор Хаяси. "Во время быстрого сна наблюдался массовый поток эритроцитов через капилляры головного мозга, но никакой разницы между не-быстрым сном и состоянием бодрствования показывает, что быстрый сон – уникальное состояние"
Затем исследовательская группа нарушила сон мышей, что привело к "отскок" Быстрый сон – более сильная форма быстрого сна, чтобы компенсировать более раннее нарушение. Кровоток в головном мозге еще больше увеличивался во время восстановительного быстрого сна, что предполагает связь между кровотоком и силой быстрого сна. Однако, когда исследователи повторили те же эксперименты на мышах без рецепторов аденозина A2a (рецепторов, блокада которых заставляет вас чувствовать себя более бодрым после употребления кофе), во время быстрого сна увеличение кровотока было меньше, даже во время восстановленного быстрого сна.
"Эти результаты предполагают, что аденозиновые рецепторы A2a могут быть ответственны по крайней мере за некоторые изменения кровотока в головном мозге во время быстрого сна," говорит профессор Хаяси.
Учитывая, что снижение кровотока в головном мозге и уменьшение REM-сна коррелируют с развитием болезни Альцгеймера, которая включает накопление продуктов жизнедеятельности в головном мозге, может быть интересно выяснить, является ли усиление кровотока в капиллярах мозга во время REM-сна. важен для выведения отходов из мозга. Это исследование закладывает предварительную основу для будущих исследований роли аденозиновых рецепторов A2a в этом процессе, что в конечном итоге может привести к разработке новых методов лечения таких состояний, как болезнь Альцгеймера.
Исследование опубликовано в Cell Reports.