Новое устройство, которое контролирует систему удаления отходов в мозге, может помочь предотвратить болезнь Альцгеймера и другие неврологические заболевания, говорится в исследовании, опубликованном сегодня в журнале Nature Biomedical Engineering.

В исследовании участники спали, когда носили устройство: головную уборку со встроенными электродами, которая измеряет сдвиги в жидкости в тканях мозга, нейронную активность от сна до бодрствования и изменения в кровеносных сосудах мозга.

Измеряя эти три особенности, исследователи обнаружили, что они могут контролировать глимфатическую систему мозга, которая действует как система удаления отходов и доставки питательных веществ.

Это первый случай, когда исследователи смогли отследить поток глимфатической жидкости у людей с разным уровнем сна в течение одной ночи. Ранее эти процессы можно было контролировать только в университетских исследовательских центрах с помощью МРТ, подхода, который слишком медленный для отслеживания мельчайших изменений в фазах сна человека.

«Мы предположили, что эта система работает своего рода «вкл-выкл» во время сна, особенно во время медленного сна, и «выключена» во время бодрствования», — сказал Джеффри Илифф, соавтор исследования и профессор психиатрии и неврологии в Медицинской школе Вашингтонского университета.

Эти предположения, добавил Илифф, были основаны на исследованиях на грызунах, которые он и другие проводили в течение последнего десятилетия. Однако, когда в исследовании приняли участие люди, исследователи были удивлены результатами.

Они обнаружили, что глимфатическая система активна как в глубоком, так и в быстром сне, а также когда человек просыпается. Вместо того, чтобы включаться и выключаться, как переключатель, эта функция очистки, по-видимому, ускорялась по мере того, как человек спал, а затем постепенно замедлялась, когда он просыпался, отметил Илифф.

«Это позволяет нам отслеживать, как эта система связана со сном и как на нее влияет нарушение сна у людей — то, что имеет решающее значение, если мы пытаемся понять роль, которую эта биология играет в клинических, психиатрических и неврологических состояниях», — сказал Илифф.

Эти результаты важны, потому что глимфатическая система играет жизненно важную роль в очистке белков мозга, аномальное накопление которых связано с такими расстройствами, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона.

«Это критический шаг в развитии терапии, нацеленной на глимфатическую функцию», — сказал Илифф. «И если вы сможете разработать терапевтические средства, которые улучшат глимфатическую функцию, вы сможете лечить или предотвращать такие состояния, как болезнь Альцгеймера».

Носимое устройство, разработанное калифорнийской компанией Applied Cognition, может иметь несколько потенциальных применений, предположил Илифф. Это может помочь ученым определить, способствует ли глимфатическая дисфункция развитию таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера, черепно-мозговая травма и мигрень. Это может послужить основой для разработки новых терапевтических средств для улучшения глимфатической функции. И он может быть использован для выявления пациентов с риском развития этих состояний, которые могут получить наибольшую пользу от этих новых методов лечения.

Это исследование проводилось с участием участников в Медицинском центре Вашингтонского университета в Монтлейке и Университете Флориды в период с октября 2022 года по июнь 2023 года. В общей сложности 35 участников приняли участие в сравнительном исследовании во Флориде, а еще 14 в повторном исследовании в Сиэтле. Возраст всех участников варьировался от 56 до 66 лет.

Свати Ране Левендовски, физик в области МРТ и бывший директорр Центра диагностической визуализации Университета Вашингтона в Вашингтоне, также работал над проектом. В настоящее время она работает в Медицинском центре Университета Канзаса.

«Эта работа имеет решающее значение для определения роли, которую глимфатическая дисфункция играет в развитии болезни Альцгеймера, и открытия методов лечения для ее спасения», — сказал доктор Пол Дагум, генеральный директорр Applied Cognition. «Наша платформа уже определила перспективный кандидат на лекарство, который улучшает глимфатический клиренс на ранних этапах клинических испытаний».

Лаборатория Илиффа изучает глимфатическую систему и ее роль в нейродегенеративных состояниях, таких как болезнь Альцгеймера и черепно-мозговая травма.

Это исследование финансировалось компанией Applied Cognition, где Илифф занимал должность председателя научно-консультативного совета компании и получал вознаграждение за эту роль.