Мозг — один из самых энергозатратных органов. Но он умеет гибко распределять энергию в зависимости от состояния. Сон помогает понять, как это работает. Особенно фаза быстрого сна (REM от rapid eyes movement — буквально «фаза быстрых движений глаз», далее БДГ), которую называют «парадоксальным сном»: тело неподвижно, а мозг активен, как при бодрствовании. Исследователи из университета Тохоку (Япония) обнаружили еще один парадокс: во время БДГ-сна энергоснабжение мозга увеличивается, но количество энергии, доступной нейронам, снижается.
Ученые наблюдали за мозгом мышей во время естественного сна, сохраняя череп прозрачным с помощью специальной смолы. Они отслеживали объем крови в мозге, уровень АТФ в нейронах (энергетическая молекула) и уровень пирувата в астроцитах (клетках, связывающих глюкозу с энергообменом). В медленном сне колебания тета-ритма предсказывали изменения объема крови — мозг регулировал сосуды в соответствии с активностью нейронов.
Переход к БДГ-сну происходил иначе. Примерно за 50 с до начала фазы объем крови в мозге начинал увеличиваться, начиная с задней части коры. После начала БДГ-сна уровень пирувата в астроцитах повышался, что указывает на увеличение доступности «топлива». Однако уровень АТФ в нейронах, напротив, снижался.
Почему так происходит? Во время сновидений нейроны могут потреблять много АТФ для обработки памяти и коммуникации между отделами мозга. Возможно, меняется метаболическая передача от астроцитов к нейронам или смещается выработка энергии. Это указывает на то, что мозг перераспределяет энергию, а не просто увеличивает ее потребление.
Исследование показывает, что мозг работает как биологический компьютер, перенаправляя энергию в зависимости от внутренних потребностей. Понимание этих механизмов помогает объяснить, почему сон так важен для памяти и психического здоровья.
Ранее Наука Mail рассказывала, почему поздний сон не всегда опасен для здоровья.