Логично, что мы не понимаем таких сложных вещей, как квантовая механика и темная энергия. Но мы также не знаем простых вещей - например, почему мы спим? Почему мы проводим около трети своей жизни практически парализованными, а также слепыми и немыми?
Конечно, мы спим, потому что мы сонные. Но почему мы спим? И почему примерно через 16 часов? Почему не один час или не 60 часов?
Дело не в том, что мозг отдыхает. На самом деле, когда мы спим, сети в мозгу проходят очень организованную деятельность - и используют почти столько же энергии, сколько и когда мы не спим.
Мы также знаем, что во время сна мозг организует производство многих различных типов молекул - белков, стероидов, холестерина, липидных плотов, человеческого гормона роста и многого другого. С другой стороны, если вы не получаете достаточно сна (как это происходит со многими сменными работниками), вы страдаете повышенным риском сердечных заболеваний и некоторых видов рака.
Но почему мы спим? Почти наверняка выяснится, что есть много разных причин - все они в той или иной степени корректны.
Некоторые ученые утверждают, что конечной целью сна является подрезать или ослабить связи мозга, которые вы сделали во время бодрствования. Это означает, что на следующий день ваш мозг не будет перегружен не относящимися к делу воспоминаниями.
Другие ученые, изучающие сон, указывают на исследования, которые предполагают, что сон воспроизводит и консолидирует важные воспоминания.
Некоторые недавние исследования указывают, что во время сна, некоторые нервы посылают свои электрические импульсы в обратном направлении они обычно делают, когда вы не спите. Мы не слишком уверены, почему они это делают.
А другие текущие исследования говорят о том, что сон дает мозгу возможность вымывать различные продукты обмена веществ, образующиеся в течение дня.
Если вы посмотрите на мозг, то увидите много очевидных анатомических вещей - нервные клетки, глиальные клетки, которые поддерживают нервные клетки, артерии и вены, и спинномозговую жидкость (или CSF), которая удерживает мозг на плаву.
Неоценимым является пространство между этими структурами - зазор, пустота, так называемое интерстициальное пространство, которое заполнено чудесной жидкостью, называемой CSF. Это интерстициальное пространство составляет около 20 процентов объема внутри черепа.
Мозг весит около полутора килограммов. Проблема в том, что все это мягкое и болотистое, практически без структурной целостности. Так что обычно вес мозга раздавит и повредит все структуры в нижней части мозга. Поэтому одна из очень важных функций CSF - поднять, или всплыть, мозг, так что его эффективный вес составляет всего около 25 граммов - и вещество на дне не повреждается весом вещи, находящейся над ним.
В любой момент времени в мозге и вокруг него, а также в спинном мозге находится около 140 миллилитров CSF. Тем не менее, вы выделяете около 500 миллилитров CSF каждый день, так что он всегда делается - и всегда впитывается. Это означает, что у вас есть огромная избыточная способность делать дополнительный CSF. И большая часть этого CSF проходит через интерстициальное пространство.
Во время сна клетки мозга сокращаются, и поэтому интерстициальное пространство увеличивается примерно на 60% по объему. Это означает, что в случае мозга, когда вы спите, поток CSF увеличивается в удивительных 20 раз. Внезапно отработанные продукты мозгового метаболизма, которые накапливаются в течение дня, уносятся бушующим потоком спинномозговой жидкости, когда мы спим.
Мы знаем, что в некоторых случаях избыток белков в мозге связан с различными нейродегенеративными заболеваниями - например, бета-амилоид белка связан с болезнью Альцгеймера. Эти и многие другие подобные белки обычно присутствуют в интерстициальном пространстве.
Чисто в качестве научного исследования ученые обнаружили, что некоторые лекарства могут остановить это смывное действие массивно увеличенного потока CSF, когда мы спим. Прямым результатом этого стало повышение уровня вредных химических веществ в мозге.
Возможно, с помощью различных препаратов они могли бы усилить промывочное действие CSF, пока мы не спим, и снизить уровень этих вредных химических веществ - и тогда мы могли бы восстанавливать силы в процессе ...
