Vědci zjistili, že mozková aktivita během spánku, zejména generování rytmických mozkových vln, je zásadní pro vyloučení odpadu. Tento proces by mohl nabídnout nové strategie prevence neurodegenerativních onemocnění a zlepšení účinnosti spánku, což může snížit nutnost dlouhého spánku.
Zjištění by mohla připravit cestu pro inovativní strategie pro léčbu Alzheimerovy choroby a různých dalších neurologických poruch.
Ve spánku je paradox. Jeho zdánlivý klid se shoduje s hlučnou mozkovou činností. Noc je klidná, ale mozek nespí. Během spánku mozkové buňky produkují záblesky elektrických impulzů, které se hromadí do rytmických vln – což je známka zvýšené funkce mozkových buněk.
Proč je ale mozek aktivní, když jsme v klidu?
Pomalé mozkové vlny jsou spojeny s klidným, posilujícím spánkem. Nyní vědci z Washington University School of Medicine v St. Louis zjistili, že mozkové vlny pomáhají vyplavovat odpad z mozku během spánku. Jednotlivé neurony se koordinují tak, aby produkovaly rytmické vlny, které protlačují tekutinu hustou mozkovou tkání a tkáň v procesu odplavují.
„Tyto neurony jsou miniaturní pumpy. „Synchronizovaná nervová aktivita podporuje tok tekutin a odstraňování trosek z mozku,“ vysvětlil první autor Li Feng-jiang Shih, Ph.D., postdoktorandský výzkumný pracovník na katedře patologie a imunologie. „Pokud bychom na tomto procesu mohli stavět, existuje možnost oddálení či dokonce prevence neurologických onemocnění, vč Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, při které se přebytečný odpad – jako je metabolický odpad a nežádoucí bílkoviny – hromadí v mozku a vede k neurodegeneraci.
Výsledky byly nedávno zveřejněny v časopise Příroda.
Mozkové buňky a odstraňování odpadu
Mozkové buňky regulují myšlenky, pocity a pohyby těla a vytvářejí dynamické sítě nezbytné pro tvorbu paměti a řešení problémů. Ale k provádění takových úkolů vyžadujících energii potřebují mozkové buňky palivo. Jejich konzumace živin ze stravy vytváří metabolický odpad v procesu.
„Je důležité, aby se mozek zbavil metabolického odpadu, který se může hromadit a přispívat k neurodegenerativním onemocněním,“ řekl Jonathan Kipnis, Ph.D., Alan A. a Edith L. Kipnis je hlavním autorem tohoto článku. „Věděli jsme, že spánek je čas, kdy mozek zahájí proces čištění, aby vypudil odpad a toxiny, které se hromadí během bdění. Nevěděli jsme však, jak se to děje. Tato zjištění nás mohou nasměrovat k potenciálním strategiím a léčebným postupům k urychlení.“ odstranění škodlivého odpadu a odstranit jej dříve, než to povede k vážným následkům.“ .
Mechanismus čištění mozku
Ale vyčistit hustý mozek není snadný úkol. Proniká do mozkomíšního moku obklopujícího mozek a proplétá se složitými buněčnými sítěmi a při své cestě shromažďuje toxický odpad. Při výstupu z mozku musí kontaminovaná tekutina projít bariérou, než se rozlije do lymfatických cév v dura mater – vnější vrstvě tkáně, která obaluje mozek pod lebkou. Ale co pohání pohyb tekutin do mozku, skrz a ven z mozku?
Jiang Xie vysvětlil, že studiem mozků spících myší vědci zjistili, že neurony pohánějí čištění tím, že koordinovaně spouštějí elektrické signály, aby generovaly rytmické vlny v mozku. Zjistili, že takové vlny řídí pohyb tekutin.
Výzkumný tým umlčel specifické oblasti mozku, aby neurony v těchto oblastech nevytvářely rytmické vlny. Bez těchto vln nemůže čerstvý mozkomíšní mok proudit tichými oblastmi mozku a zachycený odpad nemůže opustit mozkovou tkáň.
Zlepšete proces čištění mozku
„Jedním z důvodů, proč spíme, je čištění mozku,“ řekl Kipnis. „A pokud dokážeme posílit tento očistný proces, možná bude možné spát méně a zůstat zdravější. Ne každému prospívá osm hodin spánku každou noc a ztráta spánku má dopad na zdraví. Jiné studie ukázaly, že myši jsou geneticky predisponovány méně spát, mít silnější mozek.“ Zdravé. Může to být proto, že efektivněji čistí odpad ze svých mozků? Můžeme lidem s nespavostí pomoci tím, že zlepšíme čistící schopnosti jejich mozků, aby mohli méně spát?
Vzorce mozkových vln se během spánkových cyklů mění. Je třeba poznamenat, že delší mozkové vlny s větší amplitudou pohybují tekutinami silněji. Vědci se nyní zajímají o to, proč se neurony během spánku spouštějí v různých rytmech a které oblasti mozku jsou nejvíce náchylné k hromadění odpadu.
„Myslíme si, že proces čištění mozku je jako mytí nádobí,“ vysvětlil neurobiolog Jiang Shih. „Začnete například velkým, pomalým, rytmickým pohybem zametání, abyste uklidili rozpustný odpad rozptýlený po talíři. Pak zmenšíte rozsah pohybu a zvýšíte rychlost těchto pohybů, abyste odstranili obzvláště lepivé zbytky jídla na talíři. Navzdory měnící se amplitudě a rytmu vašich pohybů rukou zůstává celkový cíl Pevný: Odstraňování různých druhů odpadu z nádobí Mozek může upravit způsob čištění v závislosti na druhu a množství odpadu.
Reference: „Neurální dynamika řídí perfuzi mozkomíšního moku a clearance mozku“ od Li-Feng Jiang Shi, Antoine Dreu, Keshni Bhasin, Daniel Quintero, Igor Smirnov a Jonathan Kipnis, 28. února 2024, Příroda.
doi: 10.1038/s41586-024-07108-6
Studie byla financována z Národní institut zdraví.
„Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč.“
