Спасть на боку полезнее

19.08.2015

Довольно долго никто не знал, как мозг избавляется от биохимического мусора: продуктов метаболизма, испорченных молекул, отслуживших свое, и т. д. Обычно "канализацией" служит кровеносная и лимфатическая системы, но между нервной тканью и кровеносными сосудами в мозге стоит мощный гематоэнцефалический барьер, который мало что пропускает через себя.

Однако несколько лет назад Майкен Недергард (Maiken Nedergaard) и его коллеги из Рочестерского университета нашли в мозге собственную мусороуборочную систему. Кровеносные сосуды в мозге окружены чехлами из отростков астроцитов - вспомогательных, или глиальных клеток. Получается двойная трубка, и в промежуток между ее двумя стенками проникает "замусоренная" межклеточная жидкость, которая фильтрует мусор в кровеносный сосуд. Причем астроциты создают в ней давление, так что фильтрация здесь не пассивная, а активная. Систему назвали глимфатической: функционировала она подобно обычной лимфатической, только сделана была из глиальных клеток.

Работа мусороуборочной системы зависит от действий мембранных каналов астроцитов, которые требуют довольно много энергии. Это навело на мысль, что глимфатическая система мозга остается функциональной во время сна: на работу нейронов, на восприятие и анализ внешних сигналов, на аналитику и т. п. энергия не тратится, поэтому ее можно направить на уборку мусора.

Дальнейшие эксперименты гипотезу подтвердили: активная прокачка межклеточной жидкости через глиальный фильтр включалась именно во сне. Причем во время сна на 60% увеличивалось расстояние между нервными клетками, которые как бы съеживались, чтобы расширить каналы для циркуляции спинномозговой жидкости и облегчить ей доступ к глимфатической системе. Что до контроля над ней, то здесь исследователи отдают главную роль нейромедиатору норадреналину, уровень которого сильно падает во время сна и возрастает при пробуждении.

Но если глимфатическая система включается во сне, значит, ее работа зависит от того, как мы спим? Действительно, как выяснили все те же Майкен Недергард с сотрудниками Рочестерского университета и присоединившиеся к ним исследователи из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук, на эффективность мусороуборочных процессов в мозге влияет положение тела во сне. Опыты ставили на животных: лабораторным грызунам вводили специальную метку, по которой можно было следить, насколько эффективно из мозга выводятся испорченные белки, и укладывали животных спать. Как пишут авторы работы в Journal of Neuroscience, лучше всего мозговая "канализация" работала в том случае, если звери спали на боку. Здесь стоит сказать, что и животные, и люди спят чаще всего на боку, что, возможно, связано как раз с работой глимфатических каналов (хотя полученные результаты все равно нужно будет подтвердить в исследованиях с участием людей).

Испорченные молекулы, за которыми следили в экспериментах, были белками тау и бета-амилоидом - накапливаясь в нейронах, они вызывают синдром Альцгеймера. Известно, что многие неврологические заболевания, включая нейродегенеративные синдромы, связаны с расстройствами сна. Возможно, нарушение работы мусороуборочной системы, активизирующейся во время сна, как раз способствует развитию таких болезней. Так что правильный сон помогает помогает мозгу не только восстановить психические функции, но и эффективно избавиться от опасных веществ.

<< Назад: Гарнитура Plantronics Explorer 50 на два устройства 19.08.2015

>> Вперед: Смарт-Wi-Fi-роутер OnHub 18.08.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Летающая электростанция S2000 07.03.2026

Развитие возобновляемой энергетики заставляет инженеров искать новые способы использования природных ресурсов. Одним из самых перспективных направлений остается ветровая энергия, однако традиционные наземные турбины имеют ряд ограничений. Их мощность зависит от условий у поверхности земли, а для установки таких установок требуется значительное пространство. Поэтому исследователи все чаще обращают внимание на более высокие слои атмосферы, где воздушные потоки значительно сильнее и стабильнее. Именно эту идею воплощает экспериментальная система S2000 - первая в мире летающая электростанция, предназначенная для выработки электроэнергии на большой высоте. Недавно в китайской провинции Сычуань был зафиксирован подъем необычного аппарата, внешне напоминающего дирижабль из научно-фантастических фильмов. На самом деле это высокотехнологичная энергетическая установка, способная улавливать энергию ветра примерно на высоте двух километров. Испытания проводились в городе Ибинь. Там инженеры ...>>

Газированная вода помогает поддерживать концентрацию геймеров 06.03.2026

Современный киберспорт требует от игроков не только быстрой реакции, но и способности долго сохранять высокий уровень концентрации. Во время продолжительных игровых сессий мозг испытывает значительную когнитивную нагрузку, что со временем приводит к утомлению и снижению точности принимаемых решений. Поэтому исследователи все чаще изучают способы поддержания внимания без использования сильных стимуляторов, таких как кофеин или сахар. Как выяснила команда ученызх в составе Шиона Такахаши, Ватара Косуги, Сейичи Мизуно и Такаши Мацуи, неожиданным помощником в поддержании концентрации может оказаться обычная несладкая газированная вода. Результаты их исследования показали, что сильно карбонизированная вода способна помогать геймерам сохранять ментальный фокус во время длительных игровых сессий. Примерно через три часа непрерывной игры у многих участников начинает проявляться так называемая когнитивная усталость. Она выражается в замедлении реакции, снижении точности решений и общем ос ...>>

Случайная новость из Архива Качественное выращивание на кремнии полупроводниковых лазеров 26.03.2016 Группа ученых из ряда британских университетов сообщила о новой методике выращивания на кремниевой подложке высоконадежного полупроводникового лазера на квантовых точках. Разработка направлена на развитие кремниевой фотоники - на интеграцию лазеров и оптических интерфейсов в микросхемы. Уход от передачи данных по медным соединениям сэкономит на потреблении и ускорит внутричиповый обмен информацией. Да и сопряжение с внешними оптическими каналами станет проще. Серьезным препятствием на пути коммерческого внедрения технологии выращивания полупроводниковых лазеров на кремнии было значительное число дефектов в кристаллической решетке в месте перехода кремния в лазер. Уточним, сегодня для лазера обычно используется комбинация арсенида галлия и арсенида индия (металлы из III-V групп периодической таблицы Менделеева). В этом плане ничего нового предложено не было. Более того, британские ученые не первые, кто предложил для бездефектоного выращивания лазера использовать промежуточный слой, предварительно нанесенный на кремниевую пластину - это так называемый зародышевый слой (nucleation layer). Открытие заключается в том, что предложен зародышевый слой с качественными практическими характеристиками. Тесты выращенного таким образом опытного 1,3-мкм лазера показали стабильность рабочих характеристик даже при нагреве до 120 градусов по Цельсию. Утверждается, что на рабочей мощности 105 мВт лазер может работать свыше 100 тыс. часов на отказ. Это примерно 11 лет эксплуатации, чего с головой хватит для коммерческого оборудования. Лазеры с длиной волны 1,3 мкм (1300 нм) хорошо зарекомендовали себя в традиционном телекоммуникационном оборудовании. Ожидается, что они также смогут проявить себя в кремниевой фотонике. На новом этапе исследований ученые будут учиться выпускать лазеры с разной длиной волны и интегрировать их в микросхемы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026