Сон как подзарядка: как миелиновая оболочка нервов сохраняет энергию для мозга

Что такое миелин и почему он важен

Миелин — это белковая оболочка, которая обволакивает нервные волокна, выполняя роль электрического изолятора. Она ускоряет передачу нервных импульсов в десятки раз. Без неё сигнал просто теряется или доходит с огромным запозданием.

Раньше считалось, что миелин — это всего лишь «изоляция», но новое исследование показало: миелиновая оболочка выполняет и другую функцию — она служит своеобразным аккумулятором, который заряжается, пока человек спит.

Как миелин заряжается во сне

Учёные обнаружили, что в миелине находятся особые белки, которые захватывают протоны (носители положительного заряда). Эти белки похожи на губки и способны удерживать протоны, пока их не потребуется выпустить.

Во время сна дыхательная цепочка в митохондриях нервных клеток продолжает работать и создаёт поток протонов, который поступает к миелиновой оболочке. Этот процесс напоминает подачу воды в бак на крыше: оболочка постепенно «заряжается» положительным зарядом.

Что происходит после пробуждения

Когда человек просыпается, накопленные за ночь протоны начинают стекать обратно, проходя через молекулы АТФ-синтазы — это белковые моторы, которые преобразуют поток протонов в АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ — это основная энергетическая молекула для всех биохимических процессов клетки.

Свежий АТФ сразу поступает в аксоны, чтобы обеспечить быструю передачу электрических сигналов между нейронами. Благодаря этому человек просыпается с готовым к работе мозгом и высокой скоростью реакции.

Зачем мозгу нужен полноценный сон

Расчёты показали, что миелиновая оболочка способна накапливать строго ограниченное количество заряда, и чтобы полностью зарядиться, требуется около 8 часов сна. Это совпадает с типичной продолжительностью ночного сна человека.

Интересно, что у животных с меньшим объёмом белого вещества мозга (то есть с менее развитой миелиновой оболочкой) сон занимает значительно больше времени в сутки. Чем меньше запас энергии в оболочке, тем дольше приходится спать для его восстановления.

Что происходит при недосыпе

Если не давать себе спать, миелиновая оболочка быстро теряет накопленный заряд. Без достаточного запаса протоны не поступают к АТФ-синтазе, а значит, клеткам не хватает АТФ для нормальной работы. При этом учёные заметили, что слои миелина сближаются, оболочка истончается — и это можно увидеть на МРТ даже у здоровых людей после бессонных ночей.

Такой износ оболочки замедляет передачу нервных сигналов, влияет на когнитивные способности, ухудшает память, внимание и способность принимать решения.

Итоги исследования

Новое открытие показывает, что сон необходим мозгу не только для обработки информации, но и для физического восстановления энергетических запасов. Миелиновая оболочка — это не просто изоляция, а активный элемент, который поддерживает энергетический баланс нервной системы.

Это объясняет, почему даже кратковременное недосыпание мгновенно отражается на работоспособности и скорости мышления: без заряда миелина нейроны теряют способность эффективно передавать сигналы.