Топлива приходит больше, а энергии в нейронах меньше: что творится в мозге во время сновидений

Быстрый сон давно называют парадоксальным: тело почти не двигается, а работа мозга похожа на бодрствование. Именно в эту фазу приходят яркие сны и разбирается память.

Группа из университета Тохоку нашла в этой фазе второй парадокс. Приток топлива к мозгу во время неё растёт, а количество молекул энергии, которыми нервные клетки пользуются напрямую, наоборот, падает.

«Сон выглядит мирным, но мозг при этом очень деятелен, особенно когда снятся сны, — говорит Ко Мацуи. — Нас занимал этот парадокс: хотелось понять, отчего сновидения утомляют». Работа вышла в Communications Biology.

Прозрачный череп

Чтобы разглядеть работающий мозг во время естественного сна, черепа мышей сделали прозрачными — покрыли особой смолой, затвердевающей под ультрафиолетом.

Дальше через эту прозрачность следили сразу за тремя величинами:

• объёмом крови в мозге — то есть притоком топлива;
• запасом энергии в нервных клетках — тех самых молекул, которыми они расплачиваются за работу;
• промежуточным веществом в клетках-помощниках, через которое сахар из крови превращается в энергию для мозга.

Мозг готовится заранее

Первая находка касается медленного сна. Небольшие колебания в определённом ритме предсказывали изменения объёма крови на несколько секунд вперёд. Значит, спящий мозг подстраивает свои сосуды под то, что происходит с нервными клетками.

Вторая находка неожиданнее. Приток крови начинал расти примерно за 50 секунд до того момента, который считается началом быстрого сна. Причём подъём шёл волной: начинался в задней части коры и двигался вперёд.

Похоже, это крупная подготовка: мозг заранее наводит порядок в своём хозяйстве, готовясь к предстоящей работе.

И тут расхождение

Как только быстрый сон начинался, промежуточное вещество в клетках-помощниках шло вверх — то есть топлива становилось больше либо перерабатывалось оно живее.

А запас энергии в самих нервных клетках при этом снижался.

Объяснений у расхождения авторы предлагают несколько. Клетки могут тратить много энергии на перестройку связей, которой занята память. Или на переклички между глубинными областями и корой. Или на общие переходы между состояниями целых цепей.

Возможно и другое: во время быстрого сна меняется сама передача ресурсов от клеток-помощников к нервным клеткам. Или перестраивается выработка энергии внутри клеток.

Какой бы ни оказалась разгадка, вывод пока такой: во время сновидений мозг работает при необычно высоком расходе — при том что подвоз усилен.

Почему это любопытно про сам сон

Расхожее представление о сне — отдых, остановка, перезарядка. Быстрый сон в эту картину не вписывался и раньше: мозг в нём работает как наяву.

Новые данные добавляют к этому подробность о цене — и отсюда подозрение авторов о том, отчего после яркого сна бывает тяжело подниматься.

Заодно понятнее, зачем сон нужен для памяти. Если перестройка связей стоит так дорого, делать её приходится в то время, когда мозг не занят внешним миром.

Чем это интересно за пределами сна

У находки есть и общая сторона, про хозяйство мозга вообще.

В отличие от вычислительной машины, мозг живёт в жёстких пределах по расходу. И, судя по этим данным, он не раздаёт энергию равномерно, а перебрасывает её в зависимости от состояния, от задач памяти, от прочих внутренних нужд.

«Понимание того, как мозг уравновешивает подвоз и расход, может объяснить, отчего живой разум так бережлив», — говорит Юсукэ Такахаси, ведущий исследователь. Быстрый сон он называет природным примером того, как мозг перестраивает своё хозяйство под сложную внутреннюю работу.

Границы выводов

Работа мышиная, и переносить её на человека прямо нельзя. Ощущение разбитости после яркого сна остаётся пока догадкой, которая этой работой только подкреплена, но не показана.

Причин снижения запаса энергии несколько, и какая из них верна, разбор не устанавливает — он показывает само расхождение.

И все три величины измерены как отблески: объём крови и свечение, а не прямой подсчёт молекул. Это обычный способ для таких наблюдений, но он оставляет зазор между тем, что видно, и тем, что происходит.

Источник: Такахаси Ю., Мацуи К. и др. Communications Biology. Университет Тохоку. Изложение — ScienceDaily, 26 сентября 2026.