Межклеточные каналы внутри мозга Фото: Maiken Nedergaard/Jeff Iliff

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.