Наука не раз доказывала, что в нашем мозгу происходит много хорошего, пока мы спим. В частности, обучение и воспоминания консолидируются, а ненужные и вредные продукты метаболизма удаляются. Новое исследование впервые показывает, что иммунные клетки — микроглия, — играющие важную роль в реорганизации связей между нейронами, борьбе с инфекциями и восстановлении повреждений, также в основном активны во время сна.
Результаты эксперимента, проведенного на мышах, были опубликованы в журнале Nature Neuroscience. По словам ученых, они имеют значение для лечения расстройств аутистического спектра, шизофрении и деменции, которые возникают, когда работа нейронов в мозге не поддерживается должным образом.
Как рассказала Ания Маевска из Медицинского центра Университета Рочестера, раньше считалось, что динамическое движение микроглиальных процессов не чувствительно к поведенческому состоянию животного.
«Это исследование показывает, что сигналы в нашем мозге, которые корректируют состояние сна и бодрствования, также действуют как переключатель, который включает и выключает иммунную систему», — пояснила она.
Микроглия работает как аварийно-спасательная бригада, наблюдающая за функцией головного и спинного мозга. Макрофаги начинают действовать, если требуется удалить инфекции или отходы из тканей мертвых клеток. Только недавно Маевска и ее команда доказала, что эти клетки также играют важную роль в гибкости непрерывного процесса, посредством которого устанавливаются и переустанавливаются связи между нейронами, поддерживая способность к обучению, познанию, двигательной функции и памяти.
В текущем исследовании была выявлена роль норадреналина, нейротрансмиттера, который сигнализирует о возбуждении и стрессе в центральной нервной системе. Это химическое вещество присутствует на низких уровнях в мозге пока мы спим, но, когда его выработка увеличивается, наши нервные клетки просыпаются и будят нас.
Работа показала, что норадреналин также действует на специфический рецептор, который экспрессируется в микроглии. Когда это химическое вещество присутствует в мозге, микроглия впадает в своего рода спячку.
В ходе экспериментов было установлено, что когда мыши подвергались воздействию высоких уровней норэпинефрина, то микроглия становилась неактивной и не могла реагировать на локальные повреждения. Кроме того, она переставала выполнять свои функции в перестройке сигналов в нейросетях.
«Эта работа предполагает, что усиленное ремоделирование нейронных цепей и восстановление их поражений во время сна может быть частично обусловлено способностью микроглии динамически взаимодействовать с мозгом», — пояснили ученые. «В целом, это исследование также показывает, что микроглия чрезвычайно чувствительна к сигналам, которые модулируют функцию мозга, и что ее динамика и функции корректируются поведенческим состоянием животного», — заключили они.
Исследования подтверждают важную взаимосвязь между сном и здоровьем мозга и могут помочь объяснить зависимость между нарушениями сна и возникновением нейродегенеративных состояний, таких как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.
