В течение дня в мозге накапливаются продукты обмена, включая молочную кислоту и изношенные белки. Во время ночного сна волны спинномозговой жидкости помогают выводить эти вещества и поддерживать здоровье мозга. Исследователи Массачусетского технологического института выяснили, что этот процесс можно усилить с помощью коротких импульсов мягкого статичного звука, известного как розовый шум.
Звуковые сигналы увеличивали амплитуду медленных электрических волн мозга, что приводило к усилению волн спинномозговой жидкости. Учёные рассчитывают проверить, сможет ли такой подход улучшить память и когнитивные функции, а также замедлить развитие нейродегенеративных заболеваний, связанных с накоплением вредных белков, включая бета-амилоид.
«Мы обнаружили, что можем увеличить размер волны тока спинномозговой жидкости во время сна. Насколько нам известно, раньше такого метода не существовало. Теперь, когда мы умеем усиливать ток спинномозговой жидкости во время сна у здоровых взрослых, мы с большим интересом хотим применить эту технологию в клинических группах и изучить её эффект», — заявила Лаура Льюис, старший автор исследования и доцент кафедры электротехники и компьютерных наук MIT. Результаты опубликованы в журнале Science Translational Medicine, сообщает сайт MIT.
Спинномозговая жидкость окружает головной и спинной мозг, защищает их от повреждений, доставляет питательные вещества, в том числе глюкозу, и удаляет отходы, образующиеся при работе нервных клеток. В 2019 году Льюис разработала метод измерения волн этой жидкости с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии. Тогда учёные установили, что движение жидкости тесно связано с медленными волнами мозга, характерными для глубокого сна.
В новом эксперименте использовали импульсы розового шума продолжительностью 50 миллисекунд. Такой звук содержит весь слышимый диапазон частот, однако низкие частоты в нём выражены сильнее высоких, поэтому он напоминает равномерный шум дождя или далёкого водопада. Сигналы подавали в момент пика медленных волн, который определяли по электроэнцефалограмме, одновременно устраняя помехи от магнитного поля томографа и прогнозируя время следующего пика с помощью специального алгоритма.
В испытании с участием 14 здоровых добровольцев тихие звуковые импульсы, не способные разбудить человека, увеличили амплитуду медленных электрических волн и волн спинномозговой жидкости. Данные МРТ показали, что медленные волны заставляют кровеносные сосуды сужаться и расширяться, благодаря чему они работают как насос и способствуют выведению жидкости из мозга. Учёные намерены проверить, поможет ли усиление этого процесса сделать сон более восстановительным, облегчить бессонницу и улучшить удаление белковых отложений при болезни Альцгеймера и других формах деменции.