Анализира и контролира потока от течности, които промиват мозъка по време на сън.
Всички сме изпитвали замъгляване на съзнанието и сънливост, когато не сме спали досатъчно. Но какво точно се случва в мозъка ни по време на сън, което ни подготвя за следващия натоварен ден?
За да разберат как мозъкът изхвърля така наречените „метаболитни отпадъци“, екипи от изследователи работят върху проучване с финансиране от 2,8 милиона долара от армията на САЩ, което се стреми да се бори с нарушенията на съня сред военните.
Крайната цел на учените е да разработят „шапка за сън“, която да анализира как течностите в мозъка могат да изхвърлят токсични, нарушаващи паметта протеини, докато спите.
Мозъчна течност
Проучване от 2019 г. за ролята на мозъчната течност, известна като цереброспинална течност (CSF), показва, че докато заспите, CSF „измива“ мозъка ви на пулсиращи вълни. CSF е част от „глимфатната система“, открита сравнително наскоро през 2012 г.
Тя се държи подобно на лимфната система, но се контролира от мозъчни клетки, известни като глиални клетки. Системата ежедневно премества голямо количество CSF през мозъка, като гарантира, че неправилно сгънатите протеини и други биохимични отпадъци ще бъдат премахнати.
Проучване от 2012 г. установява, че CSF се изпомпва около мозъка чрез мрежа от тръби, които обграждат артерии и вени. След като прочисти натрупаните отпадъци, CSF се събира в съседни на вените канали и се оттича обратно от мозъка.
Един от учените, участващи в изследването, професорът по електротехника и компютърно инженерство, Бехнаам Аажанг, от университета Райс, обяснява в прессъобщение, че военните искат „да разберат глимфатната система и какво се случва, когато войниците не спят“.
Как ще работи „шапката за сън“
Шапката, която изследователите се стремят да създадат, ще бъде лека и преносима, с възможност както за проследяване, така и за стимулиране на потока на цереброспиналната течност. По този начин изследователите се надяват да могат да лекуват нарушенията на съня.
Шапката ще приема сигнали чрез различни сензори, включително електроенцефалограма, която измерва електрическата активност на мозъка, реоенцефалография, която измерва кръвния поток, както и орбитална сонография и транскраниален доплер. Потокът на течността ще бъде повлиян от транскраниални мозъчни и нервни електрически симулации и ултразвукови импулси с ниска интензивност.
Евентуалното устройство ще може да приема множество потоци от данни и да ги анализира чрез софтуер за AI за машинно обучение.
Ползи
Невъзможността мозъкът да се прочисти от натрупаните отпадъци може да има редица последици – например невродегенеративни заболявания като болестта на Алцхаймер. Редица от тези заболявания се характеризират с натрупване на протеини в мозъка, което в крайна сметка запушва и убива части от мозъчната невронна мрежа.
Друго голямо предимство на шапката за сън е нейната потенциална практичност. В момента най-добрият начин за наблюдение на потока на течности в мозъка е чрез ядрено -магнитен резонанс (ЯМР). Както обяснява Пол Черукури, изпълнителен директор на Института за биологични науки и биоинженеринг на университета Райс (IBB), който участва в изследването: „Тъй като ЯМР не може да се транспортира лесно, Министерството на отбраната искаше да разбере дали можем да проектираме малка, преносима шапка, която може да измерва и модулира здравето на мозъка на бойците по време на сън, за да подобри тяхната ефективност.“
Той добави, че „Това, което прави това толкова вълнуващо, е, че никой досега не се е опитвал да изгради нещо подобно.“
В изследването са включени инженери и лекари, като първите ще разработят технологията, докато медицинският персонал ще я тества върху доброволци и пациенти. Подкрепени от Програмата за военна оперативна медицина на армията на САЩ (MOMRP), учените вероятно ще получат многогодишна субсидия за тази работа.
Нарушенията на съня са често срещани
Докато особеният интерес на армията се крие в това как липсата на сън влияе върху войниците, последиците от проучването биха могли да донесат по-широка полза за цивилните, които страдат от нарушения на съня.
Според проучвания, до 30 процента от възрастните страдат от хронично безсъние, докато сред по-възрастните този процент се увеличава до 48. По-специално жените са изложени на риск от безсъние през целия си живот, който е с 40 процента по-голям от този при мъжете.
Докато CDC (Център за контрол и превенция на заболяванията) препоръчва на възрастните да спят 7 часа, той също така установява, че около 35 % от всички възрастни американци не си почиват толкова много. Според едно проучване сред децата под 5-годишна възраст около 25 процента страдат от проблеми със съня.
Липсата на сън корелира с по-високите нива на много сериозни заболявания сред тези групи като затлъстяване, диабет, хипертония, коронарна болест на сърцето, инсулт и повишена смъртност.
Достатъчно е да се каже, че статистиката потвърждава реалността, че проблемите със съня са преобладаващ проблем за голям брой хора. Ако изследването на „шапката за сън“ може да доведе до подобряване на съня сред войниците, общото население също би се възползвало от новите лечения и технологии.
Източник: InterestingEngineering
