Как мозг восстанавливается после бодрствования: модель сна на клетках

Во время бодрствования в мозге накапливается усталость, и после долгого периода активности сон становится глубже. Это называют гомеостатической регуляцией сна — стремлением системы вернуться к балансу. Но как именно нейроны «чувствуют» усталость, до конца неясно.

В новом исследовании учёные использовали культуру клеток мозга, выращенную на специальной пластине с электродами. Это позволяет записывать электрическую активность сети нейронов. Чтобы имитировать бодрствование, к клеткам добавляли смесь веществ, которые обычно выделяются в мозге при пробуждении.

После прекращения стимуляции сеть нейронов переходила в особое состояние: промежутки между всплесками активности становились короче, сами всплески — длиннее, а синхронность работы клеток возрастала. Кроме того, усиливались медленные колебания, похожие на те, что регистрируют на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) во время глубокого сна. Компьютерное моделирование показало, что за это могут отвечать небольшие группы связанных между собой нейронов.

Это исследование — не на людях, а на клетках. Оно предлагает удобную модель для изучения механизмов сна, но напрямую переносить выводы на человека пока нельзя. Тем не менее работа помогает понять, какие процессы в нейронных сетях лежат в основе восстановительного сна.