Studija miševa otkriva kako mozak uklanja smeće tijekom spavanja
Nova studija miševa daje novo značenje staroj uzrečici da dobar san čisti um.
Istraživači sa Medicinskog centra Sveučilišta u Rochesteru otkrili su da je nedavno otkriveni sustav koji ispire otpad iz mozga primarno aktivan tijekom spavanja.
"Ova studija pokazuje da mozak ima različita funkcionalna stanja kada spava i kad je budan", rekla je Maiken Nedergaard, doktor medicinskih znanosti, ko-direktor Centra za translacijsku neuromedicinu Medicinskog centra Sveučilišta Rochester i vodeći autor studije.
"Čini se da je restorativna priroda sna rezultat aktivnog čišćenja nusproizvoda živčane aktivnosti koji se nakupljaju tijekom budnosti."
Studija, objavljena u časopisu Znanost, otkriva da je jedinstvena metoda uklanjanja otpada u mozgu - poznata kao glimfatički sustav - vrlo aktivna tijekom spavanja, uklanjajući toksine odgovorne za Alzheimerovu bolest i druge neurološke poremećaje.
Istraživači su također otkrili da se tijekom spavanja stanice mozga smanjuju, što omogućuje učinkovitije uklanjanje otpada.
Nova otkrića rezultat su prošlogodišnjeg otkrića Nedergaard i njezinih kolega ranije nepoznatog sustava uklanjanja otpada koji je jedinstven za mozak.
Sustav odgovoran za odlaganje staničnog otpada u ostatak tijela, limfni sustav, ne proteže se na mozak, primijetio je istraživač. To je zato što mozak održava vlastiti zatvoreni "ekosustav" i zaštićen je složenim sustavom molekularnih prolaza - poznatim kao krvno-moždana barijera - koji kontrolira ono što ulazi i izlazi iz mozga.
Koristeći nove slikovne tehnologije, naime dvofoto mikroskopiju, znanstvenici su mogli primijetiti kod miševa - čiji su mozgovi izuzetno slični ljudima - što predstavlja vodovodni sustav. Ona pumpa cerebralnu kralježničnu tekućinu (CSF) kroz tkivo mozga, ispirajući otpad natrag u krvožilni sustav gdje na kraju prolazi do općeg sustava cirkulacije krvi i, na kraju, do jetre.
Nužno je pravovremeno uklanjanje otpada iz mozga, gdje nekontrolirano nakupljanje otrovnih proteina poput amiloida beta može dovesti do Alzheimerove bolesti, objašnjavaju istraživači. Zapravo su gotovo sve neurodegenerativne bolesti povezane s nakupljanjem staničnih otpadnih tvari, dodaju istraživači.
Jedan od nagovještaja da bi glimfatički sustav mogao biti aktivniji tijekom spavanja bila je činjenica da se količina energije koju mozak troši ne smanjuje dramatično dok spavamo, objašnjavaju istraživači. Budući da pumpanje likvora zahtijeva mnogo energije, istraživači su nagađali da postupak čišćenja možda nije kompatibilan s funkcijama koje mozak mora obavljati kad smo budni i aktivno obrađujemo informacije.
Nizom eksperimenata na miševima istraživači su primijetili da je glimfatički sustav gotovo deset puta aktivniji tijekom spavanja - i da je mozak koji spava usmjerio znatno više amiloid-beta.
"Mozak raspolaže samo ograničenom energijom i čini se da mora birati između dva različita funkcionalna stanja - budan i svjestan ili zaspao i očistiti se", rekao je Nedergaard.
“Možete to zamisliti kao kućnu zabavu. Možete zabavljati goste ili počistiti kuću, ali zapravo ne možete oboje istovremeno. "
Još jedno otkriće koje je iznenadilo istraživače bilo je da se stanice u mozgu "smanjuju" za 60 posto tijekom spavanja. Ova kontrakcija stvara više prostora između stanica i omogućava likvoru slobodnije pranje kroz moždano tkivo, rekli su.
Istraživači su rekli da su također primijetili da je hormon nazvan noradrenalin manje aktivan u snu. Poznato je da se ovaj neurotransmiter pušta rafalno kad mozak treba postati upozoren, obično kao odgovor na strah ili drugi vanjski podražaj.
Istraživači nagađaju da noradrenalin može poslužiti kao "glavni regulator" koji kontrolira kontrakciju i širenje moždanih stanica tijekom ciklusa spavanja i buđenja.
"Ova otkrića imaju značajne implikacije na liječenje bolesti" prljavog mozga "poput Alzheimerove bolesti", rekao je Nedergaard.
"Razumijevanje precizno kako i kada mozak aktivira glimfatički sustav i čisti otpad važan je prvi korak u naporima da se potencijalno modulira ovaj sustav i učini učinkovitijim."
Izvor: Medicinski centar Sveučilišta Rochester
