Тусклый свет делает глупее, а мерцание с нужной частотой лечит от Альцгеймера

Длительное нахождение в плохо освещённых помещениях меняет структуру мозга, снижает способность к обучению и ухудшает память. Нейрофизиологи Университета штата Мичиган выяснили это с помощью экспериментов над мышами: группа животных, которая в течение месяца получала мало света, потеряла 30% ёмкости гиппокампа, ответственного за переход кратковременной памяти в долговременную. Включите свет поярче.

Исследователи из Университета штата Мичиган использовали нилотских травяных мышей для экспериментов по влиянию света на мозг. Как и люди, эти мыши ведут дневной образ жизни, а ночью спят. Животных разделили на две группы. Первая группа была подвергнута влиянию тусклого света, а второй света более чем хватало. В результате учёные выяснили, что мыши из первой группы потеряли 30% ёмкости гиппокампа и плохо выполняли поставленную перед ними пространственную задачу. Мыши из второй группы выполняли эту задачу с лёгкостью. К счастью, процесс оказался обратим: четыре недели яркого света после месячного перерыва — и первая группа полностью восстановила свои способности.

Это первое исследование, которое показало структурные изменения мозга в зависимости светового режима. Неспособность мышей, подвергнутых влиянию тусклого света, решать пространственную задачу похожа на то, как люди после кинотеатра или долгого похода по магазинам не могут найти свой автомобиль на парковке. Американцы около 90% времени проводят в помещении.

Устойчивое воздействие тусклого света привело к значительному сокращению нейротрофического фактора мозга — белка, стимулирующего развитие нейронов. Белок BDNF увеличивает численность и дифференциацию новых нейронов и синапсов, он активен в гиппокампе, коре мозга и переднем мозге, то есть в областях, отвечающих за обучение и память. При нехватке света организм вырабатывает меньше этого белка, в результате чего в гиппокампе производится меньше нейронов и синапсов между ними.

Свет действуют на другие участки мозга прежде, чем затормаживается производство BDNF в гиппокампе. Команда исследователей протестировала ещё одну область мозга, которая может влиять на данные процессы — гипоталамус. В нём производится пептид орексин, который воздействует на различные функции мозга. Перед учёными стоит вопрос: если мышам давать орексин, восстановится ли их мозг без нормального светового режима?

Ответ на этот вопрос может открыть новые возможности для лечения больных глаукомой, людей с дегенерацией сетчатки глаза и когнитивными нарушениями. «В случае с людьми с болезнями глаз можем ли напрямую манипулировать этой группой нейронов, чтобы предоставить им преимущества, которые даёт яркое освещение? Ещё одна возможность — улучшить когнитивную функцию у пожилых людей и людей с неврологическими расстройствами. Можем ли мы помочь им восстановить функции или предотвратить дальнейшее их снижение?» — говорит Лили Ян, руководитель исследовательского проекта.

Свет также способен повлиять на дегенеративные болезни мозга. При болезни Альцгеймера в нейронах мозга образуются крупные отложения бета-амилоида. Сократить влияние болезни можно, если снизить производство этих белков. Команда из Массачусетского технологического института сделала это при помощи стимуляции гиппокампа на частоте 40 Гц в течение часа. Световые импульсы, которые в рамках эксперимента подавались напрямую в мозг мышей по оптоволокну, помогали генерировать гамма-ритмы мозга, которые нарушаются при болезни Альцгеймера. При этом производство бета-амилоида снизилось на 40-50%. Поскольку людям в больнице вводить в мозг оптоволокно — не лучшая идея, учёные попытались отыскать другой метод. Оказалось, что гамма-ритмы можно исправлять с помощью светодиодов. У мышей, участвовавших в этом эксперименте, не только снижалось количество бета-амилоида, но и уменьшались уже имеющиеся амилоидные бляшки. В мозгу при правильных гамма-ритмах включались механизмы, которые сами устраняли отложения.