Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, что во время кратковременных сбоев внимания, вызванных недосыпанием, в мозге человека происходит выброс спинномозговой жидкости — процесс, который обычно происходит во сне и очищает мозг от продуктов обмена.
Ранее было известно, что во сне спинномозговая жидкость ритмично циркулирует через мозг, вымывая накопившиеся отходы. Команда Лауры Льюис из MIT впервые показала, что при недостатке сна этот процесс может «вторгаться» в состояние бодрствования.
«Когда человек не спит, волны жидкости начинают появляться в бодрствующем состоянии — но вместе с ними приходит потеря внимания», — объяснила профессор Льюис.
Чтобы проверить гипотезу, исследователи провели эксперимент с 26 добровольцами, которые проходили тесты после бессонной ночи и после полноценного сна. Во время заданий участники находились в МРТ-сканере, где ученые фиксировали активность мозга, поток крови и движение жидкости.
Результат оказался неожиданным: именно в момент, когда испытуемый «зависал» и пропускал сигнал, из мозга выталкивалась спинномозговая жидкость. После возвращения внимания она вновь возвращалась обратно. Эти импульсы сопровождались замедлением дыхания, снижением частоты сердечных сокращений и сужением зрачков — признаками перехода организма в состояние, похожее на сон.
По мнению авторов, так мозг пытается компенсировать недостающий отдых, «вклинивая» короткие волны очищения даже во время бодрствования.
«Можно сказать, что мозг настолько нуждается во сне, что начинает самопроизвольно переключаться в полусон, чтобы восстановить баланс», — пояснил ведущий автор исследования Зинун Ян.
Ученые предполагают, что за координацию этого процесса отвечает норадренергическая система — нейронная сеть, управляющая вниманием, сердечным ритмом и кровообращением. Она может играть роль «общего рубильника» между сознанием и физиологическими функциями.
В перспективе открытие поможет лучше понять, как хронический недосып влияет на когнитивные способности и развитие нейродегенеративных заболеваний.
Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.