О том, что помогает очистить мозг от «мусора», оптимальном возрасте для изучения языков и фитопрофилактике гриппа в новостях науки.
Сон избавляет мозги от токсинов
Выводы нового исследования, опубликованного в журнале Science, дают свежий смысл старой пословице, утверждающей, что сон очищает ум. Учёные обнаружили, что во время сна активизируется система выведения токсинов из мозга. Это открытие приближает учёных к пониманию биологической цели сна и указывает на новые способы лечения неврологических расстройств.
«Это исследование показывает, что функциональные состояния мозга во время сна и во время бодрствования различаются, – говорит ведущий автор статьи Майкен Недергорд (Maiken Nedergaard), доктор медицинских наук и директор медицинского центра при Рочестерском университете. – Восстановительный характер сна – это результат активации скрытой нейронной активности, направленной на выведение побочных продуктов, которые накапливаются во время бодрствования».
Исследование показывает, что активизирующийся во время сна уникальный механизм, называемый гримфатической системой, очищает мозг от токсинов, вызывающих болезнь Альцгеймера и другие неврологические расстройства. Кроме того, во время сна клетки мозга уменьшаются в размерах, что способствует более эффективному вымыванию отходов.
Предназначение сна – это вопрос, занимавший философов и учёных с античных времён. Если рассматривать этот процесс с практической точки зрения, сон – загадочное биологическое состояние. Практически каждый вид животных от плодовой мушки до кита нуждается в том, чтобы проводить какое-то время во сне.
Если предположить, что сон не выполняет никаких жизненно важных биологических функций, то, должно быть, это один из самых глобальных промахов эволюции. Ведь животное во сне уязвимо, а значит, засыпая, каждый раз рискует не продолжить род.
Ведущие учёные всегда предполагали, что должна быть какая-то существенная причина для разделения жизни на циклы сна и бодрствования. Новые результаты базируются на прошлогодних открытиях, когда Недергорд и её коллеги обнаружили ранее неизвестную науке систему выведения отходов из мозга.
Данная система отвечает за утилизацию токсинов в лимфатическую систему, у которой связи с мозгом нет. По сути, мозг — это сложная закрытая экосистема, защищённая сложной грядой молекулярных шлюзов, называемой гемато-энцефалический барьер. Благодаря этой преграде то, что проникает в мозг и выходит из него, подвергается жёсткому контролю.
Учёные долгое время не могли изучить процесс очистки мозга от отходов по той простой причине, что наблюдаться он может лишь в живом мозге. До появления новой технологии визуализации, а именно двухфотонной микроскопии, подобное было невозможно. С помощью этого метода учёные смогли наблюдать за деятельностью мозга мышей, являющихся для человека модельными организмами.
Так, учёными было обнаружено, что во время сна спинномозговая жидкость (ликвор) вымывает отходы из тканей мозга в кровеносную систему, которая в конечном итоге сгоняет их в печень. Своевременное удаление отходов из мозга позволяет остановить накопление токсичных белков вроде бета-амилоида, приводящего к болезни Альцгеймера. По сути, почти каждое нейродегенеративное заболевание связано с накоплением в голове подобного «мусора».
То, что глимфатическая система активна во время сна, объясняет, почему количество энергии, потребляемой мозгом в этот период, почти не уменьшается. Так как функционирование ликвора требует больших энергетических затрат, исследователи предположили, что процесс очистки мозга попросту несовместим с активной обработкой информации. Благодаря серии экспериментов на мышах учёные обнаружили: во время сна активность глимфатической системы возрастает в 10 раз, а следовательно, значительно повышается и количество удалённого бета-амилоида.
«В распоряжении у мозга находится достаточно ограниченное количество энергии, так что ему приходится выбирать одно из двух функциональных состояний – бодрствовать и усваивать информацию или спать и очищаться, – комментирует Недергорд. – Мы можем развлекать гостей и убирать в доме, но, как правило, не делаем и то, и другое одновременно».
Ещё одним открытием стало то, что клетки мозга во время сна сжимаются на 60 процентов. Это сокращение расширяет пространство между клетками и позволяет ликвору более свободно циркулировать по тканям мозга. В состоянии бодрствования, напротив, расстояние между клетками мало и ограничивает поток спинномозговой жидкости.
Также исследователи обнаружили, что во время сна менее активен гормон норадреналин. Как известно, этот нейромедиатор производится как реакция на страх или другие внешние раздражители. Учёные предполагают, что норадреналин может служить главным регулятором сжатия и расширения клеток мозга во время цикла бодрствования или сна.
«Наши результаты — это большой шаг к лечению заболеваний, вызванных «загрязнением» мозга, – считает Недергорд. – Понимание процесса активации глимфатической системы – первый шаг к возможности модулировать эту систему и заставлять её работать ещё эффективнее».
www.vesti.ru
Языки лучше учить с 2 до 4 лет
Согласно новому исследованию, человек лучше всего воспринимает новые языки в период с двух до четырех лет. Именно в этот период мозг способен максимально развивать языковые навыки. Среда также максимально влияет на развитие мозга в период до четырех лет, когда закладываются основы овладения языком.
Результаты исследования группы американских и британских нейрофизиологов, опубликованные в журнале The Journal of Neuroscience,
дают основание для вывода о том, что болезни, вызывающие задержки в развитии речевых навыков, должны диагностироваться и лечиться на раннем этапе.
Они также объясняют, почему дети в этом возрасте так хорошо усваивают два языка.
Ученые из Королевского колледжа в Лондоне и университета Брауна в штате Род-Айленд изучали данные, полученные при сканировании головного мозга 108 детей с нормальным развитием в возрасте от одного до шести лет.
Объектом их исследования стала миелиновая оболочка нервных волокон в мозгу человека, которая начинает формироваться с рождения. К своему удивлению, ученые обнаружили, что распределение миелина заканчивается к четырем годам, то есть наиболее гибким мозг является на более ранних этапах развития. Это объясняет, почему дети, оказавшиеся в двуязычной среде до четырех лет, становятся двуязычными. Именно в этот период мозг развивается наиболее динамично.
Младенцы в возрасте 12 месяцев обладают словарным запасом в 50 слов, но к шести годам он возрастает до 5 тысяч слов.
Речевые навыки локализованы в лобных долях левого полушария человеческого мозга.
Поэтому исследователи рассчитывали найти более быстрый рост миелиновых оболочек именно в этом полушарии. Вместо этого они обнаружили, что содержание миелина оставалось постоянным, но оказывало более сильное воздействие на формирование речевых навыков до четырех лет.
www.bbc.co.uk
Озеленение способствует профилактике гриппа
Учёные Сибирского отделения РАН предлагают снижать заболеваемость гриппом и прочими подобными инфекциями с помощью озеленения помещений. В результате проведённого ими масштабного исследования выяснилось, что некоторые комнатные растения способны очень эффективно очищать воздух от болезнетворных вирусов.
Исследованию подлежали свойства более чем 100 видов тропических и субтропических растений, из них ботаники отобрали те, что очищают и оздоровляют воздух лучше всех. Их поместили в несколько детских садов Новосибирска и наблюдали за детьми в течение года. В результате эксперимента заболеваемость гриппом и другими ОРВИ снизилась на 30%. Методику растительной профилактики заболеваний уже одобрил Роспотребнадзор и включил в список стандартных рекомендаций.
После получения этих данных было принято решение обучить некоторых студентов города экологической методике профилактики простудных заболеваний. В частности, в Сибирской государственной геодезической академии начал работать курс «Экологические основы фитодизайна». Обучающиеся на этом курсе студенты научатся брать пробы воздуха, проверять их на содержание вредных примесей и микробов и, исходя из полученных данных, расставлять по проверенному помещению подходящие растения.
«Среди тех, что эффективны в борьбе с гриппом и ОРВИ, называли лимон, лавр, мирт и кофе. Такие растения, как черёмуха, душица, тимьян, мелисса считаются иммуномодулирующими, укрепляющими общий иммунитет. А всем известный фикус очищает атмосферу от вредных примесей, химических реагентов, газов», – рассказал представитель СГГА Александр Минаков.
По его словам, в обязанности освоивших этот курс молодых специалистов будет входить также обустройство зелёными насаждениями дворовых территорий. Причём они будут обращать внимание не только на полезность того или иного растения, но и на его безопасность. К примеру, с территорий детских учреждений будут убраны колючие травы и кустарники, так как они могут стать причиной травмы.
scientificrussia.ru
