Ученые нашли связь между изменениями в головном мозге мышей во время сна и болезнью Альцгеймера

Ученые установили [1] активность определенных нейронов головного мозга мышей во время их отдыха, проявляющуюся в виде 5-10 секундных скоординированных каскадных всплесков, запускающих активность всего мозга. Ранее эти процессы считались случайными, т.е предполагалось, что отдельные нейроны спонтанно активируются в разное время без внешних раздражителей.

Чтобы изучить, как эта деятельность проявляется на отдельных нейронах, ученые проанализировали пиковые разряды примерно 10 000 изолированных нервных клеток корковых и подкорковых областей мозга мышей. Грызунов анализировали в периоды покоя, когда их тела были неподвижны, однако, по словам исследователей, неизвестно, спали ли животные или просто отдыхали, так как они спят с открытыми глазами.

Исследователи обнаружили, что срабатывание значительной части (~ 70%) нервных клеток соответствовало повсеместному, упорядоченному во времени каскаду “всплесков”, длившихся 5-10 сек. Каскад начинался последовательно с активации группы нейронов, более активных в покое, к следующей группе нервных клеток, которые демонстрировали более сильные всплески при движении грызунов.

Хотя значение такой активности нейронов остается неясным, ученые выдвинули гипотезу, что, возможно, это имеет отношение к памяти и состоянию возбуждения головного мозга. Согласно их анализу диаметр зрачка, длина дельта-волн, активность гиппокампа - это признаки активности нервной ткани.

По мнению ученых, связь каскадных всплесков с памятью и системой возбуждения предполагает возможную их роль в развитии нарушений когнитивных функций, например, болезни Альцгеймера, при которой часто наблюдается дисфункция обеих систем.

В состоянии покоя мозг демонстрирует всплески активности, которая сочетается с течением ликвора через структуры головного мозга. Ранее было обнаружено, что эта взаимосвязь значительно снижена у людей с болезнью Альцгеймера или Паркинсона.

Ученые считают, что если лучше понять функции нейронных каскадов во время отдыха, то можно приблизиться к разгадке того, как развивается болезнь Альцгеймера.

Литература.

1. Xiao Liu et al, Single-neuron firing cascades underlie global spontaneous brain events, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021).