Studiul șoarecilor relevă modul în care creierul scoate gunoiul în timpul somnului

Un nou studiu pe șoareci dă un nou sens vechii zicali conform cărora un somn bun noaptea curăță mintea.

Cercetătorii de la Universitatea din Rochester Medical Center au descoperit că un sistem recent descoperit care spală deșeurile din creier este activ în primul rând în timpul somnului.

„Acest studiu arată că creierul are stări funcționale diferite când este adormit și când este treaz”, a spus Maiken Nedergaard, MD, D.M.Sc., co-director al Centrului pentru Neuromedicină Translațională al Centrului Medical al Universității din Rochester și autor principal al studiului.

De fapt, natura restaurativă a somnului pare a fi rezultatul eliminării active a subproduselor activității neuronale care se acumulează în timpul stării de veghe.

Studiul, publicat în jurnal Ştiinţă, dezvăluie că metoda unică a creierului de eliminare a deșeurilor - cunoscută sub numele de sistem glimfatic - este foarte activă în timpul somnului, eliminând toxinele responsabile de boala Alzheimer și alte tulburări neurologice.

Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că, în timpul somnului, celulele creierului reduc dimensiunile, permițând eliminarea mai eficientă a deșeurilor.

Noile descoperiri sunt rezultatul descoperirii de anul trecut de către Nedergaard și colegii ei a unui sistem necunoscut anterior de eliminare a deșeurilor, care este unic creierului.

Sistemul responsabil de eliminarea deșeurilor celulare în restul corpului, sistemul limfatic, nu se extinde la creier, a menționat cercetătorul. Acest lucru se datorează faptului că creierul își menține propriul „ecosistem” închis și este protejat de un sistem complex de porți moleculare - cunoscut sub numele de bariera hematoencefalică - care controlează ceea ce intră și iese din creier.

Folosind noi tehnologii de imagistică, și anume microscopie cu două fotografii, oamenii de știință au putut observa la șoareci - ale căror creiere sunt remarcabil de asemănătoare cu oamenii - ce înseamnă un sistem de instalații sanitare. Pompează lichidul coloanei vertebrale cerebrale (LCR) prin țesutul creierului, spulberând deșeurile înapoi în sistemul circulator, unde în cele din urmă își face drum spre sistemul general de circulație a sângelui și, în cele din urmă, spre ficat.

Îndepărtarea în timp util a deșeurilor din creier este esențială, unde acumularea necontrolată de proteine ​​toxice, cum ar fi beta amiloid, poate duce la boala Alzheimer, explică cercetătorii. De fapt, aproape fiecare boală neurodegenerativă este asociată cu acumularea de deșeuri celulare, adaugă cercetătorii.

Unul dintre indicii că sistemul glimfatic poate fi mai activ în timpul somnului a fost faptul că cantitatea de energie consumată de creier nu scade dramatic în timp ce dormim, explică cercetătorii. Deoarece pomparea CSF necesită multă energie, cercetătorii au speculat că procesul de curățare ar putea să nu fie compatibil cu funcțiile pe care creierul trebuie să le îndeplinească atunci când suntem treaz și prelucrăm activ informațiile.

Prin intermediul unei serii de experimente efectuate la șoareci, cercetătorii au observat că sistemul glimfatic a fost de aproape 10 ori mai activ în timpul somnului și că creierul adormit a eliminat mult mai mult amiloid-beta.

"Creierul are la dispoziție doar energie limitată și se pare că trebuie să aleagă între două stări funcționale diferite - treaz și conștient sau adormit și curățat", a spus Nedergaard.

„Te poți gândi la asta ca la o petrecere în casă. Puteți fie să distrați oaspeții, fie să curățați casa, dar nu le puteți face pe amândouă în același timp. ”

O altă descoperire care i-a uimit pe cercetători a fost că celulele din creier s-au „micșorat” cu 60% în timpul somnului. Această contracție creează mai mult spațiu între celule și permite CSF să se spele mai liber prin țesutul cerebral, au spus ei.

Cercetătorii au spus că au observat, de asemenea, că un hormon numit noradrenalină este mai puțin activ în somn. Se știe că acest neurotransmițător este eliberat în rafale atunci când creierul trebuie să devină alert, de obicei ca răspuns la frică sau la alt stimul extern.

Cercetătorii speculează că noradrenalina poate servi drept „regulator principal” care controlează contracția și expansiunea celulelor creierului în timpul ciclurilor de somn-veghe.

„Aceste descoperiri au implicații semnificative pentru tratarea bolii„ creierului murdar ”, precum Alzheimer”, a spus Nedergaard.

„Înțelegerea exactă a modului și momentului în care creierul activează sistemul glimfatic și elimină deșeurile este un prim pas critic în eforturile de a modula potențial acest sistem și de a-l face să funcționeze mai eficient.”

Sursa: Centrul Medical al Universității din Rochester