Badanie wykazało, że fale mózgowe prowadzą do usuwania odpadów podczas snu

We śnie istnieje paradoks. Jego pozorny spokój zbiega się z hałaśliwą aktywnością mózgu. Noc jest cicha, ale mózg nie śpi. Podczas snu komórki mózgowe wytwarzają impulsy elektryczne, które łączą się w rytmiczne fale – oznaka wzmożonej funkcji komórek mózgowych.

Ale dlaczego mózg jest aktywny, gdy odpoczywamy?

Powolne fale mózgowe kojarzą się ze spokojnym, regenerującym snem. Teraz naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis odkryli, że fale mózgowe pomagają wypłukiwać odpady z mózgu podczas snu. Poszczególne neurony koordynują swoje działania, wytwarzając rytmiczne fale, które przepychają płyn przez gęstą tkankę mózgową, zmywając ją przy tym.

Te neurony to miniaturowe pompy. Zsynchronizowana aktywność neuronowa wspomaga przepływ płynów i usuwanie zanieczyszczeń z mózgu. Jeśli uda nam się wykorzystać ten proces, istnieje możliwość opóźnienia lub nawet zapobiegania chorobom neurologicznym, w tym chorobie Alzheimera i Parkinsona, w których nadmiar produktów przemiany materii – takich jak odpady metaboliczne i niepożądane białka – gromadzi się w mózgu i prowadzi do neurodegeneracji.

Doktor Li Fengjiang Shih, pierwszy autor, pracownik naukowy ze stopniem doktora na Wydziale Patologii i Immunologii

Wyniki opublikowano 28 lutego w czasopiśmie Nature.

Komórki mózgowe koordynują myśli, uczucia i ruchy ciała, tworząc dynamiczne sieci niezbędne do tworzenia pamięci i rozwiązywania problemów. Jednak aby wykonywać tak wymagające energii zadania, komórki mózgowe potrzebują paliwa. Spożywanie przez nich składników odżywczych z diety powoduje powstawanie odpadów metabolicznych.

„Ważne jest, aby mózg pozbył się odpadów metabolicznych, które mogą się gromadzić i przyczyniać do chorób neurodegeneracyjnych” – powiedział dr Jonathan Kipnis, dyrektor Alan A. i Edyta L. Kipnis jest głównym autorem tego artykułu. „Wiedzieliśmy, że sen to czas, kiedy mózg rozpoczyna proces oczyszczania, aby wypłukać odpady i toksyny gromadzące się podczas czuwania. Nie wiedzieliśmy jednak, jak to się stało. Odkrycia te mogą wskazać nam potencjalne strategie i metody leczenia. pokonać ten problem.” Przyspiesz usuwanie szkodliwych odpadów i usuwaj je, zanim doprowadzi to do poważnych konsekwencji.

Ale oczyszczenie gęstego mózgu nie jest łatwym zadaniem. Przedostaje się do płynu mózgowo-rdzeniowego otaczającego mózg i przeplata złożone sieci komórkowe, zbierając podczas swojej podróży toksyczne odpady. Po opuszczeniu mózgu zanieczyszczony płyn musi przejść przez barierę, zanim przedostanie się do naczyń limfatycznych w oponie twardej – zewnętrznej warstwie tkanki otaczającej mózg pod czaszką. Ale co napędza ruch płynów do, przez i z mózgu?

Jiang Xie wyjaśnił, że badając mózgi śpiących myszy, badacze odkryli, że neurony kierują procesami czyszczenia, wysyłając sygnały elektryczne w skoordynowany sposób, aby wygenerować rytmiczne fale w mózgu. Ustalili, że takie fale napędzają ruch płynu.

Zespół badawczy wyciszył określone obszary mózgu, aby neurony w tych obszarach nie wytwarzały rytmicznych fal. Bez tych fal świeży płyn mózgowo-rdzeniowy nie może przepływać przez ciche obszary mózgu, a uwięzione odpady nie mogą opuścić tkanki mózgowej.

„Jednym z powodów, dla których śpimy, jest oczyszczenie mózgu” – powiedział Kipnis. „A jeśli uda nam się usprawnić ten proces oczyszczania, być może uda nam się spać mniej i zachować zdrowie. Nie każdemu przynosi korzyść osiem godzin snu każdej nocy, a utrata snu ma wpływ na zdrowie. Inne badania wykazały, że myszy, które śpią „genetycznie predysponowani do mniejszej ilości snu. Mają zdrowe mózgi”. Czy może to być spowodowane tym, że skuteczniej oczyszczają swoje mózgi z odpadów? Czy możemy pomóc osobom cierpiącym na bezsenność, wzmacniając zdolność czyszczenia ich mózgu, aby mogli spać mniej?”

Wzory fal mózgowych zmieniają się podczas cykli snu. Należy zauważyć, że dłuższe fale mózgowe o większej amplitudzie silniej przemieszczają płyny. Naukowcy są obecnie zainteresowani zrozumieniem, dlaczego neurony uruchamiają się w różnym rytmie podczas snu i które obszary mózgu są najbardziej podatne na gromadzenie się odpadów.

„Uważamy, że proces czyszczenia mózgu przypomina zmywanie naczyń” – wyjaśnił neurobiolog Jiang Shih. „Zaczynasz np. od dużego, powolnego, rytmicznego ruchu zamiatania, aby oczyścić talerz z rozpuszczalnych resztek jedzenia, następnie zmniejszasz zakres ruchu i zwiększasz prędkość tych ruchów, aby usunąć szczególnie lepkie resztki jedzenia z talerza. ” Pomimo różnej amplitudy i rytmu ruchów dłoni, nadrzędny cel pozostaje niezmienny: usuwanie różnego rodzaju zanieczyszczeń z naczyń. „Mózg może dostosować metodę czyszczenia w zależności od rodzaju i ilości odpadów”.