Vedci zistili, že mozgová aktivita počas spánku, najmä tvorba rytmických mozgových vĺn, je dôležitá pre vyplavovanie odpadu. Tento proces môže ponúknuť nové stratégie na prevenciu neurodegeneratívnych ochorení a zlepšenie účinnosti spánku, čo môže potenciálne znížiť potrebu dlhších období spánku.
Zistenia by mohli pripraviť cestu pre nové stratégie boja proti Alzheimerovej chorobe a rôznym iným neurologickým poruchám.
V spánku je paradox. Jeho zdanlivý pokoj zodpovedá rušnej činnosti mozgu. Je ešte noc, ale mozog ešte zďaleka nespí. Počas spánku mozgové bunky produkujú záblesky elektrických vĺn, ktoré sa menia na rytmické vlny – signál zvýšenej funkcie mozgových buniek.
Prečo je však mozog aktívny, keď odpočívame?
Pomalšie mozgové vlny sú spojené s pokojným a osviežujúcim spánkom. A teraz vedci z Washington University School of Medicine v St. Louis zistili, že mozgové vlny počas spánku pomáhajú vyplavovať odpad z mozgu. Jednotlivé nervové bunky sa koordinujú a vytvárajú rytmické vlny, ktoré spôsobujú, že tekutina preteká hustými tkanivami mozgu a pri tomto procese vymýva tkanivo.
„Tieto neuróny sú miniatúrne pumpy. Synchronizovaná nervová aktivita poháňa tok tekutín a odstraňovanie trosiek z mozgu,“ vysvetlil prvý autor Li-Feng Jiang-Zhi, PhD, postdoktorandský výskumný pracovník na Katedre patológie a imunológie. „Ak dokážeme pokročiť v tomto procese, existuje potenciál oddialiť alebo dokonca zabrániť neurologickým ochoreniam, vrátane Alzheimerova choroba a Parkinsonova choroba, pri ktorej sa nadbytočný odpad – ako je metabolický odpad a nezdravé bielkoviny – hromadí v mozgu a spôsobuje neurodegeneráciu.“
Zistenia boli nedávno publikované v časopise Príroda,
Mozgové bunky a odstraňovanie odpadu
Mozgové bunky organizujú myšlienky, emócie a pohyby tela a vytvárajú dynamické siete potrebné na vytváranie pamäte a riešenie problémov. Ale na vykonávanie takýchto energeticky náročných úloh potrebujú mozgové bunky palivo. Konzumáciou živín z ich stravy sa v procese vytvára metabolický odpad.
„Je dôležité, aby sa mozog zbavil metabolického odpadu, ktorý sa môže hromadiť a prispievať k neurodegeneratívnym ochoreniam,“ povedal Jonathan Kipnis, PhD, Alan A. a Edith L. Wolfeovci, významný profesor patológie a imunológie a výskumník BJC. Kipnis je hlavným autorom článku. „Vedeli sme, že spánok je čas, keď mozog začína proces čistenia, aby sa z neho vyplavili odpadové látky a toxíny, ktoré sa hromadia počas bdelosti. Nevedeli sme však, ako sa to stane. Tieto zistenia nás môžu nasmerovať k stratégiám a potenciálnym liečebným postupom na urýchlenie odstraňovania škodlivého odpadu a jeho odstránenie skôr, ako dôjde k vážnym následkom.
systém čistenia mozgu
Ale vyčistiť hustý mozog nie je ľahká úloha. Cerebrospinálny mok preniká a pretkáva cez komplexné bunkové siete, ktoré obklopujú mozog, pričom počas svojho pohybu zhromažďuje toxický odpad. Pri výstupe z mozgu musí kontaminovaná tekutina prejsť cez bariéru, kým sa rozšíri do lymfatických ciev v dura mater – vonkajšej tkanivovej vrstve pokrývajúcej mozog pod lebkou. Čo však poháňa pohyb tekutín do a von z mozgu?
Štúdiom mozgu spiacich myší vedci zistili, že neuróny poháňajú čistiace úsilie koordinovaným aktivovaním elektrických signálov na generovanie rytmických vĺn v mozgu, povedal Jiang-Xi. Zistil, že takéto vlny vyvolávajú pohyb tekutín.
Výskumný tím umlčal špecifické oblasti mozgu, takže neuróny v týchto oblastiach neprodukovali rytmické vlny. Bez týchto vĺn by čerstvý mozgovomiechový mok nemohol prúdiť z chladných oblastí mozgu a zachytený odpad by nemohol opustiť mozgové tkanivo.
posilnenie procesu čistenia mozgu
„Jedným z dôvodov, prečo spíme, je vyčistiť mozog,“ povedal Kipnis. „A ak dokážeme posilniť tento očistný proces, možno je možné menej spať a byť zdravší. Nie každý má výhody osemhodinového spánku každú noc a nedostatok spánku má zdravotné účinky. Iné štúdie ukázali, že myši, ktoré sú geneticky predisponované menej spať, majú zdravší mozog. Je to preto, že efektívnejšie odstraňujú odpadky zo svojich mozgov? „Môžeme pomôcť ľuďom s nespavosťou zvýšením čistiacich schopností ich mozgu, aby mohli menej spať?“
Vzorce mozgových vĺn sa počas spánkového cyklu menia. Všimnite si, že dlhšie mozgové vlny s väčšou amplitúdou posúvajú tekutiny väčšou silou. Výskumníkov teraz zaujíma, prečo neuróny vystreľujú vlny s rôznou rytmikou počas spánku a ktoré oblasti mozgu sú najviac náchylné na hromadenie odpadu.
„Myslíme si, že proces čistenia mozgu je podobný umývaniu riadu,“ povedal neurobiológ Jiang-Xi. Napríklad začnete veľkým, pomalým, rytmickým pohybom, aby ste odstránili rozpustený rozpustený odpad z taniera. Potom znížite rozsah pohybu a zvýšite rýchlosť týchto pohybov, aby ste odstránili obzvlášť lepkavý odpad z jedla na tanieri. Napriek rôznej amplitúde a rytmu pohybov vašich rúk zostáva hlavný cieľ konzistentný: odstrániť rôzne druhy nečistôt z riadu. Mozog môže upraviť svoje metódy čistenia v závislosti od typu a množstva odpadu.
Odkaz: „Neurálna dynamika priamej perfúzie mozgovomiechového moku a evakuácie mozgu“ od Li-Fang Jiang-Xie, Antoine Dryeau, Keshni Bhasin, Daniel Quintero, Igor Smirnov a Jonathan Kipnis, 28. februára 2024, Príroda,
DOI: 10.1038/s41586-024-07108-6
Štúdia bola financovaná Národný inštitút zdravia,
