Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) совместно с коллегами-медиками выяснили, как мозг реагирует на гипоксию (недостаток кислорода), возникающую при апноэ.
Апноэ — это расстройство сна, при котором происходит временная остановка дыхания. Среди разных форм заболевания чаще всего встречается обструктивная, при которой дыхательные пути перекрываются из-за расслабления мышц гортани. В ответ на нехватку кислорода мозг вынужден кратковременно пробуждаться, чтобы восстановить дыхание. Подобные микропробуждения могут случаться от десятков до сотен раз за ночь, что может привести к хронической усталости, ухудшению памяти, снижению концентрации и повысить риск инсульта.
В исследовании приняли участие 72 добровольца. У каждого участника во время сна регистрировали активность мозга с 19 точек головы с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Для анализа данных ученые использовали комплексный подход, включающий методы нелинейной физики, теории графов и вейвлет-бикогерентности (метод оценки синхронности работы различных областей мозга).
Оказалось, что главные различия между здоровыми людьми и пациентами с апноэ проявляются именно в фазе быстрого сна (REM), когда человек видит сны. В этот период мозг особенно уязвим, так как работает почти так же активно, как при бодрствовании, а мышцы тела полностью расслаблены.
Исследователи установили, что у пациентов с апноэ присутствуют серьезные нарушения в работе высокочастотных ритмов мозга (альфа- и бета-). Эти ритмы играют ключевую роль в процессах запоминания информации и обучения. Именно поэтому люди с апноэ часто испытывают проблемы с памятью и концентрацией внимания.
По словам ученых, самые заметные изменения были обнаружены в затылочной доле, где находится зрительная кора. Согласно висцеральной теории сна, именно эта область во сне «переключается» с обработки изображений на сигналы от внутренних органов (сердца, легких, кишечника). При остановке дыхания зрительная кора начинает перестраивать свою работу, чтобы защитить мозг от гипоксии. Этот процесс происходит по принципу самоорганизации: мозг ищет обходные пути, формируя новые нейронные связи взамен старых. Так, новые связи компенсируют дефицит кислорода и предотвращают более серьезные нарушения.
Хотя мозг обладает способностью к самоорганизации и пытается компенсировать негативные последствия заболевания, его естественных механизмов недостаточно для полного восстановления. Именно поэтому крайне важно не полагаться только на адаптационные возможности организма, а своевременно обращаться к специалистам для профессиональной диагностики и лечения.
В дальнейшем ученые планируют создать систему ранней диагностики расстройств сна на основе анализа ЭЭГ. Подобные методы в перспективе могут помочь не только при апноэ, но и при депрессии, тревожных расстройствах или болезни Альцгеймера, так как все они связаны с нарушением взаимодействия между различными отделами головного мозга.
Разработка продолжает линию научных инициатив, развиваемых в рамках Десятилетия науки и технологий. Ключевым событием Десятилетия является Конгресс молодых ученых, на котором презентуются и обсуждаются результаты исследований. V Конгресс молодых ученых состоится в Научно-технологическом университете «Сириус» 26–28 ноября.