Учёные обнаружили особенность работы мозга во время фазы быстрого сна (REM).
Кровоток и поступление энергетических веществ к мозгу увеличиваются, однако уровень АТФ — главного источника энергии клеток — в нейронах снижается.
Исследователи наблюдали за мозгом 15 живых мышей с помощью флуоресцентной визуализации. Специальные сенсоры позволили одновременно отслеживать объём крови, уровень пирувата (ключевого компонента метаболизма) в астроцитах и концентрацию АТФ в нейронах. Учёные сравнили состояние животных во время бодрствования, медленного сна и REM-сна, передаёт
Примерно за 50 секунд до начала фазы REM объём крови в мозге начинал резко увеличиваться. После наступления REM-сна приток крови оставался высоким, а в астроцитах повышался уровень пирувата — вещества, участвующего в производстве энергии.
В то же время уровень АТФ внутри нейронов заметно снижался. Таким образом, больший приток крови и энергетических субстратов не приводил к увеличению энергетических запасов нервных клеток.
Учёные назвали это явление «энергетическим парадоксом». Дополнительный эксперимент показал, что простое расширение сосудов с помощью препарата, наоборот, повышало уровень пирувата и АТФ в мозге. Это означает, что необычная реакция во время REM-сна связана не только с увеличением кровотока.
Исследователи предполагают, что снижение АТФ может объясняться повышенным потреблением энергии нейронами, изменением передачи энергетических веществ от астроцитов к нейронам, особенностями работы митохондрий или сочетанием этих факторов.
По словам учёных, результаты не означают, что REM-сон — это состояние «энергетического истощения». Скорее, они показывают, что кровоснабжение, метаболизм и производство энергии в мозге во время сна работают гораздо сложнее, чем считалось ранее.
Пока выводы основаны на экспериментах, проведённых на мышах. В дальнейшем учёные хотят выяснить, почему уровень АТФ снижается во время REM-сна и в какой мере этот механизм характерен для человеческого мозга.