Работу глимфатической системы у людей отследили с помощью «наушников»

Глимфатическая система — это дренажная система мозга, обеспечивающая выведение белков, агрегация которых ассоциирована с нейродегенеративными заболеваниями (к ним относятся β-амилоид, тау-белок и α-синуклеин). Ее эффективность особенно высока во время сна, когда происходит расширение межклеточного пространства. Несмотря на значимость, оценка функционирования глимфатической системы у человека затруднена из-за инвазивности и низкой временной разрешающей способности существующих методов, таких как МРТ. Для преодоления этих ограничений группа ученых из США разработала неинвазивное беспроводное устройство, которое позволяет отслеживать активность глимфатической системы по сопротивлению ткани мозга.

Принцип анализа основан на том, что меняющееся сопротивление отражает изменения объема интерстициальной жидкости — она, наряду со спинномозговой жидкостью, транспортируется глимфатической системой, следовательно, ее динамика связана с активностью транспорта.

Исследователи сконструировали беспроводное устройство в виде наушников-вкладышей. Оно использует метод электрической спектроскопии (EIS) для оценки сопротивления паренхимы мозга (RP), дополнительно проводя электроэнцефалограцию, фотоплетизмографию (оптическую регистрацию наполнения сосудов кровью) и импедансную плетизмограмму (в отличие от предыдущего метода, этот опирается на изменения сопротивления), а также регистрируя движение головы. Метод EIS чувствителен к соотношению внеклеточного и внутриклеточного объема жидкости, изменяющегося между состоянием сна и бодрствования.

Авторы разработки провели два клинических исследования: сопоставительный анализ проходил во Флориде и включал полисомнографию и МРТ с контрастом, а воспроизводящий результаты первого — в Вашингтоне (полисомнография и МРТ не применялись). Участники проводили одну ночь сна и одну ночь бодрствования, разделенные интервалом не менее двух недель.

Во время сна устройство фиксировало устойчивое снижение RP, тогда как в состоянии бодрствования этот показатель оставался стабильным или увеличивался. Снижение RP во сне отражает расширение межклеточного пространства и, соответственно, усиление работы глимфатической системы. Кроме того, в первом из двух исследований низкие значения RP коррелировали с более активным проникновением контрастного вещества в мозговую ткань — это также свидетельствует об эффективности глимфатической функции и ее связи со снижением RP.

Дополнительно авторы установили, что возрастание на ЭЭГ дельта-активности, возникающей при глубоком сне, а также снижение бета-активности и ЧСС ассоциированы с усилением глимфатической функции. Эта связь подтвердилась в различных моделях машинного обучения — они показали, что наибольшее снижение RP происходило в фазах N2, N3 и REM сна, а не при пребывании во сне как таковом.

Таким образом, разработанное беспроводное устройство позволяет непрерывно и неинвазивно отслеживать глимфатическую активность по изменениям в сопротивлении паренхимы мозга. Этот показатель может служить биомаркером глимфатической функции у человека в реальных условиях, с высокой временной разрешающей способностью. Полученные данные помогут определить вклад глимфатической дисфункции в развитие болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний, а также оценить эффективность терапий, направленных на модуляцию этой системы.

Стимуляция шейных лимфатических сосудов очистила мозг пожилых мышей