В погоне за памятью. История борьбы с болезнью Альцгеймера - Джозеф Джебелли

Почему мы спим, никто не знает. Очевидный ответ – потому что устаем. Но активность мозга во время сна составляет 95 % активности при бодрствовании. А если учесть наше эволюционное наследие – когда-то мы были добычей для более крупных хищников, – не говоря уже о том, сколько времени мы тратим на сон, вместо того чтобы размножаться и искать пищу, – причины сна становятся еще более загадочными.

Теории сна выдвигались десятилетиями, и гипотезы были самые разные – от залечивания ран и регуляции теплообмена до закрепления воспоминаний и необходимости сновидений, способствующих творческой мысли. Но недавние работы, опубликованные в ведущих научных журналах, наталкивают на мысль, что сон, в частности, оберегает мозг от болезни Альцгеймера.

Разговоры об этом начались в 2005 году, когда группа психиатров из больницы Святого Якова в Дублине продемонстрировала связь между нарушениями сна – прогрессирующей бессонницей и склонностью спать днем – и тяжестью деменции при болезни Альцгеймера¹. Это никого не удивило, поскольку многие расстройства головного мозга сопряжены с нарушениями сна, поэтому этот результат сочли в основном практической информацией, которая помогает врачам, сиделкам и близким пациентов подбирать правильные препараты, чтобы помочь подопечным нормально спать.

Но некоторые ученые считали, что эта связь более глубокая, что здесь задействованы более сложные механизмы. И тогда исследователи решили проверить эти данные на альцгеймеровских мышах. Этот эксперимент провели и в Университете имени Джорджа Вашингтона в Сент-Луисе. Рабочую группу возглавил Дэвид Хольцман. Ученые показали, что уровень бета-амилоида меняется в зависимости от цикла сна – бодрствования: при депривации сна у мышей уровень бета-амилоида повышался, а при химической стимуляции сна снижался². Это было в 2009 году, и вскоре это открытие подтвердилось противоположным наблюдением: в 2012 году та же группа установила, что вакцинация мышей против бета-амилоида восстанавливала нормальный режим сна³.

Еще через год Майкен Недергорд и ее сотрудники из Рочестерского университета в штате Нью-Йорк нашли данные в пользу того, что во сне мозг самоочищается⁴ – выводит бета-амилоид по сети микроскопических каналов, наполненных спинномозговой жидкостью. Этот своего рода водопровод из глиальных клеток, очищающий мозг от отходов, называется глимфатической системой. Майкен Недергорд сравнила спящий мозг с «посудомоечной машиной», смывающей молекулярную «грязь». Ее находки производили сильное впечатление. У них был только один неприятный недостаток (помимо того, что мыши – не люди): мыши – животные ночные, режим сна у них не такой, как у нас. Назрела насущная необходимость в исследованиях людей.

Эту работу взяли на себя ученые из Калифорнийского университета в Беркли во главе с нейрофизиологом Мэтью Уокером. Профессор Уокер – моложавый, улыбчивый англичанин. Он считает, что сон и память связаны теснее, чем принято думать. В начале своих лекций он всегда говорит слушателям, что во время доклада можно спать.

– С учетом всего, что я знаю об отношениях сна и памяти, мне только польстит, если я увижу, что вы не в силах удержать порыв закрепить все, что я вам говорю, здоровым сном, – сказал он недавно своей аудитории⁵.

В июле 2015 года Уокер с коллегами набрал 26 здоровых добровольцев, средний возраст которых составлял 75 лет, и поставил себе цель установить связь между сном, памятью и бета-амилоидом⁶. Сначала Уокер просканировал мозг испытуемых при помощи позитронно-эмиссионного томографа (ПЭТ) и PiB, чтобы оценить содержание амилоида. Затем попросил испытуемых запомнить несколько пар слов, а потом оставил на ночь в лаборатории сна, чтобы профессионально понаблюдать за циклами сна.

Каждый цикл сна длится приблизительно полтора часа и состоит из двух фаз – фазы быстрого движения глаз (быстрого сна) и фазы медленного движения глаз (медленного сна). Фаза быстрого сна длится всего минут десять, и именно тогда мы видим сны (хотя почему глаза при этом двигаются, не вполне ясно). Основную часть каждого цикла составляет глубокий медленный сон без сновидений, но в каждом следующем цикле на протяжении одной ночи быстрый сон занимает чуть больше времени. Считается, что воспоминания закрепляется в фазе так называемого медленноволнового сна – в период синхронизированных низкочастотных колебаний электрической активности мозга. Именно этот период и интересовал Уокера в ходе исследований сна у человека.

Наутро испытуемые Уокера снова прошли тест на запоминание пар слов, и при этом им делали функциональную МРТ. Оказалось, что участники исследования, у которых уровень бета-амилоида был выше всего, хуже всех прошли тест на запоминание. У них была снижена медленноволновая активность, особенно в префронтальной коре – зоне мозга, где в основном и накапливается бета-амилоид. При этом учитывались поправки на размеры мозга, возраст и пол. Более того, испытуемых попросили в течение двух дней перед экспериментом воздерживаться от стимуляторов вроде кофе и алкоголя. С математической точки зрения бета-амилоид линейно влияет на сон, а сон – на память. Так что сон сам по себе становится кандидатом на терапевтическое воздействие при болезни Альцгеймера. Свои результаты Уокер опубликовал в журнале Nature Neuroscience, и его статья вызвала ожидаемую сенсацию в прессе.