Нейробиологи обнаружили, что мозг во время сновидений испытывает дефицит энергии

Исследователи давно пытаются понять, почему во время быстрого сна мозг, отключенный от внешнего мира, потребляет почти столько же энергии, как при бодрствовании. Японские нейробиологи выяснили, что во время REM-сна приток крови к мозгу резко возрастает. Однако уровень главного клеточного топлива падает, что указывает на огромный расход энергии на обработку памяти и сами сновидения.

Долгое время считалось, что между работой нейронов и доставкой им энергии с кровью существует прямая связь. Чем больше активности, тем больше крови. Однако эта модель не объясняла сложное взаимодействие внутри организма в разных состояниях сознания, таких как сон.

Авторы прошлых научных работ уже фиксировали загадочное явление. Например, в 2022 году ученые показали, что во время REM-сна (фазы быстрого сна), когда человек видит сновидения, в мозге мышей случаются мощные приливы крови. В 2020-м нейробиологи обнаружили, что уровень АТФ в нейронах при этом не растет, а падает.

Японские ученые из Университета Тохоку проследили всю метаболическую цепочку в динамике, чтобы найти причину этого противоречия. Они наблюдали за мозгом мышей через химически осветленный череп.

Takahashi, Y., Ikoma, Y. & Matsui, K. Energy paradox in REM sleep: balancing supply and consumption in brain metabolism. Commun Biol 9, 979 (2026). doi 10. 1038/ s42003-026-10646-6

С помощью генетически встроенных флуоресцентных сенсоров нейробиологи в реальном времени одновременно отслеживали три ключевых параметра: изменение объема крови в микрососудах мозга, динамику уровня пирувата (главного энергетического сырья) и уровень самого АТФ. Эти данные сопоставляли с записями электрической активности мозга и мышц, что давало картину происходящего на всех стадиях — от медленного сна до бодрствования.

Результаты показали, что в медленном сне мозг работает эффективно и экономно. Колебания ритма мозга с высокой точностью предсказывали расширение сосудов и приток крови на четыре-пять секунд вперед, а волны кровотока упорядоченно двигались от передних отделов к затылочным. Однако при переходе в фазу быстрого сна эти показатели стремительно менялись. Примерно за 50 секунд до ее начала в задних отделах коры запускалась медленная, но мощная волна расширения сосудов, которая за 15 секунд охватывала весь мозг.

Вслед за этим резко повышался уровень пирувата, сигнализируя о массированном поступлении сырья для производства энергии. Именно в этот уровень АТФ в нейронах не только не рос, а стремительно падал. Потребность энергии была избыточной, а ее доступность для главных клеток мозга — минимальной.

Исследователи объяснили этот феномен тем, что во время REM-сна потребление энергии нейронами возрастает. Мозг в этой фазе, тесно связанной со сновидениями и обработкой памяти, не отдыхает, а, напротив, выполняет тяжелейшую вычислительную работу. Энергия сгорает быстрее, чем поступает, расходуясь на реорганизацию синапсов и консолидацию воспоминаний — сложный и энергозатратный процесс.

Исходя из этого, интенсивный приток крови может маскировать острый энергетический голод мозга, что может сказываться на здоровье сна, даже в случае некоторых нейродегенеративных заболеваний с нарушением энергетического обмена.

Источник русского текста: сайт Naked Science статья

Нейробиологи обнаружили, что мозг во время сновидений испытывает дефицит энергии, научный журналист Андрей Серегин.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: