Они обнаружили, что во время сна нейроны уменьшаются в размерах и между ними возникают пространства, которые заполняются мозговой жидкостью.
В статье, опубликованной в журнале Science, ученые также высказывают предположение, что нарушения в механизме удаления токсичных белков могут иметь отношение к возникновению болезней мозга.
Биологов уже давно интересует вопрос о том, почему все животные погружаются в сон, несмотря на то что это делает их более уязвимыми для хищников.
Уже в течение некоторого времени известно, что сон играет важную роль в формировании воспоминаний и обработке усвоенной информации, однако ученые из медицинского центра при университете Рочестера пришли к выводу, что одной из главных функций сна может быть очищение мозга.
"Мозг обладает ограниченным количеством энергии, и похоже, что он должен выбирать между двумя различными функциональными состояниями - бодрствованием или сном (или очисткой)", - говорит доктор Майкен Недергаард, одна из исследователей.
Результаты наблюдений ученых основаны на открытии в прошлом году так называемой глимфатической системы, которая действует в мозгу специально для удаления вредных веществ.
Ученые, которые сканировали мозг мышей, обнаружили, что во время сна глимфатическая система увеличивает свою активность в 10 раз.
Клетки мозга - возможно, глиальные клетки, которые окружают и поддерживают нейроны, - съеживаются во время сна. Это приводит к увеличению межклеточного пространства в веществе мозга, что в свою очередь усиливает приток жидкости, которая выносит из мозга токсины.
По словам доктора Неделигаарда, этот механизм является критически важным для нормального функционирования мозга, однако он может работать только в периоды сна.
"Пока это только предположение, но похоже, что мозг тратит массу энергии на прокачивание жидкости через свои ткани, а это несовместимо с обработкой информации", - говорит она.
По ее словам, истинное значение этих результатов станет очевидным только после исследований на людях, и проведение подобных экспериментов с использованием магнитно-резонансной томографии относительно несложно организовать.
Многие дегенеративные заболевания головного мозга, ведущие к утрате его клеток - как, например, болезни Альцгеймера и Паркинсона - сопровождаются формированием в сосудах мозга бляшек, состоящих из токсичных белков.
Исследователи считают, что к возникновению таких заболеваний имеет отношение механизм очистки мозга, но подчеркивают, что необходимы новые исследования.
