Studie na myších odhaluje, jak mozek během spánku vynáší odpadky
Nová studie na myších dává starému rčení nový význam, že dobrý spánek čistí mysl.
Vědci z University of Rochester Medical Center zjistili, že nedávno objevený systém, který odplavuje odpad z mozku, je primárně aktivní během spánku.
"Tato studie ukazuje, že mozek má různé funkční stavy, když spí a je vzhůru," uvedl Maiken Nedergaard, MD, D.M.Sc., spoluautor Centra pro translační neuromedicínu na University of Rochester Medical Center a hlavní autor studie.
"Ve skutečnosti se regenerační povaha spánku jeví jako výsledek aktivního odstraňování vedlejších produktů nervové aktivity, které se hromadí během bdělosti."
Studie publikovaná v časopise Věda, odhaluje, že jedinečná metoda odstraňování odpadu v mozku - známá jako glymfatický systém - je během spánku velmi aktivní a odstraňuje toxiny odpovědné za Alzheimerovu chorobu a další neurologické poruchy.
Vědci také zjistili, že během spánku se mozkové buňky zmenšují, což umožňuje efektivnější odstraňování odpadu.
Nové poznatky jsou výsledkem loňského objevu Nedergaardové a jejích kolegů o dříve neznámém systému odstraňování odpadu, který je pro mozek jedinečný.
Systém odpovědný za likvidaci buněčného odpadu ve zbytku těla, v lymfatickém systému, se nevztahuje na mozek, uvedl výzkumník. Je to proto, že mozek si udržuje svůj vlastní uzavřený „ekosystém“ a je chráněn komplexním systémem molekulárních bran - známých jako hematoencefalická bariéra - který řídí, co do mozku vstupuje a vystupuje z něj.
Pomocí nových zobrazovacích technologií, zejména mikroskopie se dvěma fotografiemi, byli vědci schopni pozorovat na myších - jejichž mozky jsou pozoruhodně podobné lidem - to, co se rovná vodovodnímu systému. Pumpuje mozkovou tekutinu (CSF) mozkovou tkání a vyprazdňuje odpad zpět do oběhového systému, kde se nakonec dostane do celkového krevního oběhu a nakonec do jater.
Včasné odstranění odpadu z mozku je zásadní, protože nekontrolované hromadění toxických proteinů, jako je amyloid beta, může vést k Alzheimerově chorobě, vysvětlují vědci. Ve skutečnosti je téměř každé neurodegenerativní onemocnění spojeno s akumulací buněčných odpadních produktů, tvrdí vědci.
Jedním z vodítek, že glymfatický systém může být během spánku aktivnější, byla skutečnost, že množství energie spotřebované mozkem se dramaticky nesnižuje, když spíme, vysvětlují vědci. Protože čerpání CSF vyžaduje velké množství energie, vědci spekulovali, že proces čištění nemusí být kompatibilní s funkcemi, které musí mozek vykonávat, když jsme vzhůru a aktivně zpracováváme informace.
Prostřednictvím řady experimentů na myších vědci zjistili, že glymfatický systém byl během spánku téměř 10krát aktivnější - a že spící mozek odstranil podstatně více amyloidu-beta.
"Mozek má k dispozici pouze omezenou energii a zdá se, že si musí vybrat mezi dvěma různými funkčními stavy - vzhůru a při vědomí, nebo spí a čistí," řekl Nedergaard.
"Můžeš o tom přemýšlet jako o domácím večírku." Můžete buď pobavit hosty, nebo uklízet dům, ale nemůžete dělat oboje najednou. “
Další zjištění, které vědce překvapilo, bylo, že se buňky v mozku během spánku „zmenšily“ o 60 procent. Tato kontrakce vytváří více prostoru mezi buňkami a umožňuje volnější promývání mozkomíšního moku mozkovou tkání.
Vědci uvedli, že také pozorovali, že hormon zvaný noradrenalin je ve spánku méně aktivní. Je známo, že tento neurotransmiter je uvolňován v nárazech, když je třeba, aby se mozek dostal do pohotovosti, obvykle v reakci na strach nebo jiný vnější podnět.
Vědci spekulují, že noradrenalin může sloužit jako „hlavní regulátor“, který řídí kontrakci a expanzi mozkových buněk během cyklů spánku a bdění.
"Tato zjištění mají významné důsledky pro léčbu nemocí" špinavého mozku ", jako je Alzheimerova choroba," uvedl Nedergaard.
"Přesné pochopení toho, jak a kdy mozek aktivuje glymfatický systém a čistí odpad, je kritickým prvním krokem v úsilí o potenciální modulaci tohoto systému a zefektivnění jeho fungování."
Zdroj: Lékařské centrum University of Rochester
