Мозг потребляет непропорционально много энергии по сравнению с другими органами и умеет перераспределять ресурсы в условиях их ограниченности. Исследователи из Университета Тохоку (Япония), публикуясь в Communications Biology, выявили новый парадокс REM-фазы сна: во время сновидений приток «топлива» к мозгу увеличивается, однако уровень АТФ — энергетической молекулы нейронов — снижается. Это проливает свет на то, почему яркие сны могут ощущаться как утомительные.
Для наблюдения за мозгом спящих мышей в реальном времени учёные использовали УФ-отверждаемую смолу, делающую череп прозрачным, и широкопольную флуоресцентную визуализацию. Отслеживались объём мозгового кровотока как показатель притока ресурсов, нейронный АТФ и пируват астроцитов — ключевое звено между глюкозой крови и энергетическим метаболизмом.
Во время фазы медленного сна тета-флуктуации нейронной активности предсказывали изменения мозгового кровотока с опозданием в несколько секунд: мозг подстраивает сосуды под меняющиеся метаболические потребности.
При переходе в REM-фазу картина иная. Примерно за 50 секунд до её классического начала объём крови в мозге начинал расти, распространяясь от задней коры вперёд, — словно мозг заранее готовится к этапу сновидений. После наступления REM-сна пируват астроцитов повышался (рост доступности топлива или гликолиза), но нейронный АТФ при этом падал.
Возможные объяснения: нейроны тратят огромные объёмы АТФ на синаптическую реорганизацию, связанную с памятью, и взаимодействие гиппокампа с корой; либо меняется передача ресурсов от астроцитов к нейронам, либо сдвигается митохондриальная продукция АТФ.
Вывод выходит за рамки физиологии сна. В отличие от компьютера, биологический мозг работает в жёстких метаболических ограничениях и, по-видимому, перенаправляет энергию в зависимости от состояния и задач. Понимание этой энергетической экономии помогает объяснить эффективность биологического интеллекта и ту критическую роль, которую сон играет для консолидации памяти и поддержания умственной работоспособности на следующий день.
Комментарии:
В своей практике я регулярно сталкиваюсь с жалобами: «Вроде бы проспал восемь часов, но проснулся совершенно разбитым». Результаты японских исследователей дают очень наглядное биологическое объяснение этому явлению: фаза сновидений — это не пассивный отдых, а колоссальная метаболическая работа, в ходе которой нейроны стремительно расходуют запасы АТФ на синаптическую реорганизацию и консолидацию памяти.
Безусловно, стоит помнить о методологических границах: эксперименты проводились на мышах с применением оптической визуализации, и точные механизмы перераспределения энергии между астроцитами и нейронами у человека еще предстоит детальнее изучить. Тем не менее этот вывод органично перекликается с тем, о чем я рассказывала в статье об эмоциональном выгорании: качественное восстановление зависит не только от количества часов в постели, но и от общего уровня эмоционального напряжения, которое мозг продолжает перерабатывать даже ночью. Случалось ли вам просыпаться после насыщенных снов с чувством, будто вы провели ночь за решением сложных задач?