Сънят.
Прекарваме около една трета от живота си в сън,
но разбира ли наистина някой от нас защо е така?
Преди две хиляди години, Гален,
един от най-изявените медици
на древния свят,
предположил, че докато сме будни,
движещата сила на мозъка ни, неговият сок,
изтича до другите части на тялото
и им вдъхва живот, оставяйки мозъка да изсъхне напълно.
Той мислел, че когато спим,
цялата влага, изпълваща другите части на тялото,
бързо се връща,
рехидратира мозъка
и освежава съзнанието.
Сега това звучи напълно абсурдно,
но Гален просто се е опитвал да обясни
нещо за съня,
с което всички се сблъскваме всеки ден.
Всички знаем от собствен опит,
че сънят прояснява съзнанието,
а когато не спим,
съзнанието ни остава мрачно.
Но докато сега знаем много повече за съня,
от по времето на Гален,
все още не сме разбирали защо от всичките ни действия
точно сънят има тази
невероятна възстановителна функция за съзнанието.
Днес искам да ви разкажа
за някои скорошни изследвания,
които може да хвърлят нова светлина по въпроса.
Открихме, че сънят всъщност може да е
един вид елегантно устройствено решение
за някои от най-основните нужди на мозъка,
уникален начин, по който мозъкът
се справя с големите изисквания и тесните граници,
които го отличават от всички останали органи в тялото.
Почти всичко, което наблюдаваме в биологията,
може да се определи като поредица от задачи
и съответните им решения,
а първият проблем, който всеки орган трябва да разреши
е непрекъснатото снабдяване с хранителни вещества
за поддържане на всички клетки на тялото.
За мозъка това е особено важно,
неговата интензивна електрическа активност изразходва
една четвърт от целия енергиен запас на тялото,
въпреки че мозъкът представлява
само около два процента от масата на тялото.
Кръвоносната система
разрешава проблема с доставката на хранителни вещества
чрез кръвоносните съдове, които отнасят хранителни вещества
и кислород до всяко кътче в тялото ни.
Можете да го видите в действителност в това видео.
Тук се виждат кръвоносните съдове
в мозъка на жива мишка.
Кръвоносните съдове образуват сложна мрежа,
която изпълва целия обем на мозъка.
Те започват на повърхността му
и после се вмъкват в самата тъкан,
разпростират се и снабдяват с хранителни вещества
и кислород всяка клетчица в мозъка.
Както всяка клетка има нужда
от хранителни вещества, за да я поддържат,
тя също произвежда и отпадъци като страничен продукт
и изхвърлянето на тези отпадъци
е вторият основен проблем,
който всеки орган трябва да разреши.
Тази диаграма показва лимфната система на тялото,
която се е развила, за да посрещне тази нужда.
Тя е втора, паралелна мрежа от съдове,
която се разпростира в тялото
и взима протеините и другите отпадъци
от пространствата между клетките,
събира ги и после ги изхвърля в кръвта,
така че да се оттървем от тях.
Но ако внимателно гледате диаграмата,
ще видите нещо,
което не изглежда много смислено.
Ако се вмъкнем в главата на този човек,
едно от нещата, които ще видим е,
че в мозъка няма лимфни съдове.
Това не е много разумно, нали?
Мозъкът е интензивно работещ орган
и произвежда съответно голямо количество отпадъци,
които трябва ефективно да се почистват.
И при все това, той няма лимфни съдове, което означава че
подходът на останалите части на тялото
към почистването на отпадъците
няма да работи за мозъка.
Тогава, как мозъкът решава
задачата за изхвърляне на отпадъци?
Този привидно прост въпрос
вкара за пръв път групата ни в тази история
и открихме,
"гмуркайки" се в мозъка,
между невроните и кръвоносните съдове,
че неговият отговор
на проблема с изхвърлянето на отпадъците
е наистина изненадващ,
находчив,
а също и красив.
Нека ви кажа какво открихме.
Мозъкът има голям запас
от чиста, прозрачна течност, наречена гръбначно-мозъчна течност.
Казваме ѝ CSF.
CSF изпълва пространството около мозъка
и отпадъците от вътрешността му
се отправят към CSF,
която пък се изхвърля в кръвта заедно с тях.
Този подход прилича много на
лимфната система, нали?
Интересното е, че течността и отпадъците
от вътрешността на мозъка
не се процеждат по случайни пътища
към резервоарите с CSF.
Вместо това, има специализирана "водопроводна" мрежа,
която организира и подпомага този процес.
Можете да я видите в това видео.
Тук отново представяме мозъка
на жива мишка.
Кадърът вляво показва
какво се случва на повърхността на мозъка,
а този вдясно показва
какво се случва под повърхността,
в самата тъкан.
Означили сме кръвоносните съдове с червено,
а CSF, която обгръща мозъка
е в зелено.
Какво ни изненада --
това, че течността на повърхността на мозъка
не остава там.
Вместо това тя се изпомпва обратно навътре
през мозъка
по протежение на външните повърхности на кръвоносните съдове
и докато нахлува в мозъка
по външната повърхност на съдовете,
тя всъщност помага да се изхвърлят,
да се разчистят отпадъците от пространствата
между мозъчните клетки.
Като помислим,
използването на външната повърхност на кръвоносните съдове по този начин
е наистина хитро устройствено решение,
защото мозъкът е ограден
от твърд череп
и е изпълнен с клетки до краен предел,
така че в него няма допълнително място
за цял втори комплект от съдове като лимфната система.
А кръвоносните съдове
се простират от повърхността на мозъка
навътре, за да достигнат до всяка клетка
и това означава, че течността,
движеща се по външната им повърхност,
може лесно да получи достъп до целия обем на мозъка.
Това, всъщност, е наистина хитър начин
да се добави нова цел на единия комплект съдове - кръвоносните
и те да изземат и заместят функционирането
на втори комплект съдове - лимфните,
така, сякаш не се нуждаем от тях.
Удивителното е, че никой друг орган
не използва точно този начин за
почистване на отпадъците измежду клетките си.
Това уникално решение е присъщо само на мозъка.
Но най-изненадващото ни откритие
беше, че всичко това,
всичко, за което ви разказах току-що,
с течността, нахлуваща в мозъка,
се случва само в спящия мозък.
Тук, видеото вляво
показва колко CSF минава
през мозъка на жива мишка, докато е будна.
Почти никаква течност.
А при същото животно,
ако изчакаме малко, докато заспи,
виждаме, че CSF
връхлита в мозъка
и открихме, че в момента, в който
мозъкът заспива,
мозъчните клетки сякаш се свиват,
отваряйки пространствата помежду си,
позволявайки на течността да премине
и отпадъците да бъдат почистени.
Изглежда, че Гален всъщност е бил
на прав път, когато е писал за
течност, движеща се в мозъка
по време на сън.
Нашето проучване, 2 000 години по-късно,
предполага, че
когато мозъкът е буден
и е най-зает,
той отлага почистването на отпадъците
от пространствата между клетките си за по-късно
и после, когато заспи
и няма такава заетост,
той влиза в нещо като почистващ режим,
за да изчисти отпадъците
от пространствата между клетките си,
отпадъците, които са се натрупали през деня.
На практика прилича малко на това как вие или аз,
как ние отлагаме домакинската работа през работната седмица,
когато нямаме време за нея
и после наваксваме с цялото чистене, което е необходимо,
щом дойдат почивните дни.
Говорих много за изхвърляне на отпадъци,
но не бях много конкретен
за видовете отпадъци,
които мозъкът трябва да изхвърля
по време на сън, за да е здрав.
Отпадният продукт, към който преди всичко
бяха насочени новите изследвания, е амилоид-бета –
това е протеин, който постоянно се произвежда в мозъка.
Моят мозък произвежда амилоид-бета в момента,
а също и вашите.
Но при пациенти с болестта на Алцхаймер
амилоид-бета протеинът се натрупва и събира
в пространствата между мозъчните клетки,
вместо да бъде изхвърлен, както се предполага
и това натрупване на амилоид-бета
се смята за една от ключовите стъпки
в развитието на тази ужасна болест.
Измерихме колко бързо амилоид-бета се изхвърля
от мозъка, когато е буден
в сравнение със съня
и открихме, че наистина
изхвърлянето на амилоид-бета
е много по-бързо при спящия мозък.
Ако сънят
е част от решението на мозъка
на задачата за изхвърляне на отпадъците,
това може драматично да промени представата ни
за връзката между съня,
амилоид-бета и болестта на Алцхаймер.
Поредица скорошни клинични изследвания
предполагат, че при пациенти,
които все още не са развили Алцхаймер,
влошаването на качеството и продължителността на съня
се свързват с по-голямо количество
амилоид-бета в мозъка.
Важно е да изтъкнем,
че тези изследвания не доказват,
че липсата на сън или лошият сън
причиняват Алцхаймер,
но те предполагат, че неспособността на мозъка
да поддържа къщата си чиста,
като изхвърля отпадъци като амилоид-бета,
може да допринесе за развитието
на състояния, подобни на Алцхаймер.
Това, което новото изследване всъщност ни казва е,
че нещото, което всички вие
вече знаехте за съня,
нещото, което дори Гален е разбирал --
че сънят освежава и прояснява съзнанието,
може всъщност да е голяма част
от смисъла на съня.
Вие и аз, всички ние заспиваме
всяка нощ,
но нашите мозъци никога не почиват.
Докато тялото е неподвижно,
а съзнанието ни се разхожда някъде из сънищата,
елегантният механизъм на мозъка
работи тихо и усилено,
чистейки и поддържайки
тази невъобразимо сложна машина.
Подобно на домакинските задължения,
това е мръсна и неблагодарна работа,
но също и важна.
Ако спрете да почиствате кухнята си
за месец,
домът ви ще стане абсолютно негоден за живеене
много бързо.
Но в мозъка последствията
от едно изоставане могат да бъдат много по-големи
от неудобството от мръсни плотове,
защото, щом стане дума за почистване на мозъка,
самото здраве и функциониране
на духа и тялото са в опасност.
Ето защо, разбирането на тези
основни домакински функции на мозъка днес
може да е важно за предотвратяването и лекуването
на болести на ума утре.
Благодаря ви.
(Аплодисменти)