Импульсы розового шума во сне усилили волны спинномозговой жидкости, очищающей мозг
Исследователи из Массачусетского технологического института научились усиливать ночную «промывку» мозга — ту самую, что идёт, пока мы спим. Делают они это короткими всплесками розового шума. Это мягкий шипящий звук (представьте ровный дождь за окном). Если подать его в правильный момент, медленные электрические волны в спящем мозге становятся крупнее. А следом растут и волны спинномозговой жидкости, которая как раз и вымывает из головы накопившийся за день мусор. Работа вышла в журнале Science Translational Medicine, и, судя по всему, это первый способ целенаправленно раскачать такие волны у спящего человека.
Немного контекста, чтобы было понятно, зачем всё это нужно. За день в мозге копятся отходы: молочная кислота, отработанные белки и прочие побочные продукты напряжённой работы нейронов. Ночью эту грязь смывает спинномозговая жидкость, и от того, насколько хорошо она это делает, зависит здоровье мозга.
Сама жидкость прозрачная, она омывает головной и спинной мозг со всех сторон. Её главная роль, о которой все помнят со школы, — амортизация, защита от ударов. Но параллельно она ещё и подвозит питательные вещества вроде глюкозы и забирает отходы, которые клетки выделяют, пока сжигают энергию. Ещё в 2019 году та же лаборатория с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии показала любопытную вещь. Во сне эта жидкость движется волнами: заходит в мозг и выходит из него. И эти волны, как тогда выяснилось, жёстко привязаны к медленным мозговым волнам, характерным для глубокого сна. Отсюда родилась довольно очевидная мысль. Раз медленные волны и волны жидкости связаны, то, усилив первые, можно подтянуть и вторые. А усиливать медленные волны звуком, поданным вовремя, умели и раньше — это известный приём. Оставалось соединить два факта и проверить, работает ли связка на живых людях.
Теперь про сам звук. Каждый импульс длится всего 50 миллисекунд, то есть двадцатую долю секунды. Розовый шум, как и белый, содержит все частоты, которые слышит человек, но низкие в нём громче, а высокие тише. В итоге получается не резкое шипение, а что-то вроде далёкого водопада. Громкость подобрана так, чтобы спящий не проснулся. По-моему, это принципиальный момент: любой метод, который портит сон, автоматически теряет смысл. Главная же техническая головная боль была не в звуке, а в измерениях. Чтобы подать импульс точно на пике медленной волны, нужно в реальном времени читать электроэнцефалограмму. А чтобы видеть движение жидкости, человека нужно держать в томографе. Беда в том, что магнитное поле томографа безбожно зашумляет электрические сигналы с головы. Команда написала обработку, которая вычищает эти помехи меньше чем за сто миллисекунд. Но даже такая крошечная задержка мешает попасть точно в пик, поэтому добавили алгоритм, предсказывающий, когда наступит следующий. По сути, система стреляет с упреждением, как охотник по летящей утке.
Сон — купель для натруженного тела и бальзам для измученного ума.
Уильям Шекспир
Результаты получили на 14 здоровых добровольцах. Стимуляция увеличила у них амплитуду и медленных электрических волн, и волн спинномозговой жидкости. Причём томография подсказала и механизм. Медленные волны заставляют сосуды мозга сжиматься и расширяться, и сосуды начинают работать как насос, который выталкивает жидкость наружу. Тут стоит оговориться. Медленные волны бывают только в фазе сна без быстрых движений глаз, и чем глубже сон, тем они заметнее. То есть человеку с рваным, поверхностным сном такая стимуляция даст меньше, чем тому, кто спит крепко. Ещё одна оговорка, уже от меня. Четырнадцать человек — это очень мало (для клинических выводов обычно нужны сотни), и все они были здоровы. Исследователи измерили, что жидкость стала двигаться активнее. Но они пока не показали, что мозг от этого стал реально чище. Предполагать это логично, однако это уже другое утверждение, и доказывать его придётся отдельно.
Дальше планы. Команда хочет проверить, сделает ли усиленный поток жидкости сон более восстанавливающим, и в первую очередь смотрит на людей с бессонницей. Второе направление куда амбициознее — нейродегенеративные болезни. При болезни Альцгеймера и других видах деменции в мозге скапливаются белки амилоид и тау. Авторы работы прямо говорят, что улучшение очистки мозга, возможно, помогло бы предотвратить накопление таких бляшек. Слово «возможно» здесь ключевое. Между «жидкость стала течь сильнее у здорового добровольца» и «у пожилого пациента замедлилась деменция» лежит пропасть. Пересекать её придётся годами клинических испытаний. Тем не менее один из авторов уже основал компанию. Она собирается сделать домашний прибор, что-то вроде повязки на голову. Гаджет должен сам ловить нужный момент и подавать звук — без томографа, лаборатории и дежурного инженера. Если алгоритм действительно удастся уместить в бытовое устройство, дорогая процедура превратится в дешёвую ночную привычку. Правда, для этого сначала придётся доказать, что польза есть, а не только красивая картинка на томографе.
