Учёные выявили парадокс REM-сна: во время сновидений приток энергии к мозгу растёт, а её уровень падает

Мозг потребляет огромное количество энергии по сравнению с другими органами. Тем не менее он способен продолжать обработку информации даже при ограниченных ресурсах, перераспределяя доступную энергию. Учёные из Университета Тохоку обнаружили новый парадокс фазы быстрого сна (REM-сна): во время сновидений приток «топлива» к мозгу растёт, однако уровень АТФ — молекулы, которую нейроны напрямую используют как источник энергии, — падает.

Результаты исследования опубликованы в журнале Communications Biology.

«Чувствовали ли вы когда-нибудь истощение после яркого сна? Сон может казаться спокойным, но мозг в это время чрезвычайно активен — особенно когда мы видим сны. Нас заинтриговал этот парадокс, и мы захотели разобраться в научной основе того, почему сновидения утомляют», — говорит профессор Ко Мацуи из Университета Тохоку.

Чтобы изучить, что происходит с энергией мозга во сне, исследователи сделали черепа мышей прозрачными с помощью УФ-отверждаемой смолы, что позволило наблюдать за мозгом во время естественного сна. Методом широкопольной флуоресцентной визуализации они отслеживали изменения объёма крови в мозге как показатель притока «топлива», а также измеряли нейронный АТФ и астроцитарный пируват — ключевое соединение, связывающее глюкозу из крови с энергетическим обменом в мозге.

Оказалось, что примерно за 50 секунд до классически определяемого начала REM-сна объём мозгового кровотока начинал расти — сначала в задней коре, затем распространяясь вперёд. Это указывает на масштабный процесс, подготавливающий мозг метаболически к фазе быстрого сна. Когда REM-сон начинался, уровень астроцитарного пирувата также повышался. Но одновременно уровень нейронного АТФ падал.

Возможных объяснений несколько: нейроны могут расходовать большие объёмы АТФ на реорганизацию синапсов, связанную с памятью, на коммуникацию между гиппокампом и корой, а также на масштабные переключения между нейронными сетями. Не исключено и то, что во время REM-сна меняется передача метаболических ресурсов от астроцитов к нейронам или сдвигается митохондриальная выработка АТФ.

Какой бы ни была причина, результаты показывают: мозг, видящий сны, может работать в условиях необычно высоких энергетических затрат, даже когда приток топлива увеличивается.

«Понимание того, как мозг балансирует между снабжением и потреблением энергии, может помочь объяснить, почему биологический интеллект так эффективен. REM-сон даёт нам естественный пример того, как мозг перестраивает свою энергетическую экономику для поддержки сложной внутренней обработки информации», — объясняет ведущий исследователь Юсукэ Такахаси.

Сон играет критическую роль в консолидации памяти и поддержании умственной работоспособности на следующий день. Раскрывая, как во время REM-сна меняются снабжение и потребление энергии, исследование добавляет ещё один фрагмент в картину того, почему сон так важен не только для тела, но и для мозга.

Источники:

Материалы предоставлены Университетом Тохоку.

Yusuke Takahashi, Yoko Ikoma, Ko Matsui. Energy paradox in REM sleep: balancing supply and consumption in brain metabolism. Communications Biology, 2026; 9 (1) DOI: 10.1038/s42003-026-10646-6