Hvordan avfall blir "vasket ut" av hjernen vår under søvn
For første gang har en ny studie observert at cerebrospinalvæske vasker inn og ut av hjernen i bølger under søvn, og hjelper med å fjerne avfall.
Nylig, Medisinske nyheter i dag rapporterte om en studie som fant at spesialiserte immunceller er mer aktive i hjernen under søvn, opptatt med å utføre vedlikeholdsarbeid.
Forskere vet at søvn er viktig - ikke bare når det gjelder å la hjernen reagere, men også for å "gjøre plass" for "rengjøringsprosesser".
Imidlertid er mange av mekanismene der denne ryddingen av hjerneavfall foregår under søvn, uklare.
Nå har forskere ved Boston University i Massachusetts funnet at væske som er tilstede i hjernen og ryggmargen - kalt cerebrospinalvæske - under søvn, vasker inn og ut, som bølger, og hjelper hjernen med å kvitte seg med akkumulert metabolsk "søppel".
“Vi har visst en stund at det er disse elektriske aktivitetene i nevronene. Men før nå skjønte vi ikke at det faktisk også er bølger i cerebrospinalvæsken, forklarer studieforfatter Laura Lewis.
En kompleks synkroniseringsprosess
Den nye studien - resultatene som vises i tidsskriftet Vitenskap - inkluderte 13 deltakere i alderen 23–33 som sa ja til å gjennomgå hjerneskanninger mens de sov.
Prosessen var vanskelig. Deltakerne måtte ha på seg EEG-hetter som tillot forskerne å måle elektrisk aktivitet i hjernen mens de lå i en MR-maskin, der de var ment å sove.
Imidlertid kan det være vanskelig å sove på dette stedet, da MR-maskiner er veldig støyende. "[Jeg] viser seg ikke at [deltakernes] jobb faktisk er - i all hemmelighet - nesten den vanskeligste delen av studien vår," sier Lewis.
"Vi har alt dette fancy utstyret og kompliserte teknologier, og ofte er et stort problem at folk ikke kan sovne fordi de er i et veldig høyt metallrør, og det er bare et underlig miljø," bemerker hun.
Til tross for disse utfordringene klarte forskerne - sannsynligvis for første gang - å overvåke hjernevæskeaktiviteten i deltakernes hjerner under søvn.
De så at cerebrospinalvæske ser ut til å "synkronisere" med hjernebølger, noe som sannsynligvis hjelper til med å fjerne hjerneavfall. Dette avfallet inkluderer potensielt giftige proteiner som ellers kan danne opphopninger som kan svekke informasjonsflyten mellom nevroner.
Disse funnene, legger forskerne til, kan også kaste nytt lys over de underliggende mekanismene i tilstander som Alzheimers sykdom, der giftige proteinplakk spiller en nøkkelrolle i hukommelsestap og andre kognitive svikt.
De forklarer også at normal aldring kan være forbundet med dårligere selvrens i hjernen. Med alderen har menneskelige hjerner en tendens til å generere færre sakte bølger, noe som kan redusere blodstrømmen i hjernen, så vel som hjernevæskepulsasjoner.
"Det er en så dramatisk effekt," understreker Lewis. "[Cerebrospinalvæske som pulserte i hjernen under søvn] var noe vi ikke visste at skjedde i det hele tatt, og nå kan vi bare se på en hjerneområde og umiddelbart få en avlesning av hjernestatusen noen er i."
‘Hva er årsakssammenhengen?’
Fremover tar Lewis og kollegaer sikte på å svare på noen spennende spørsmål. Først ønsker de å rekruttere en eldre kohorte til sin neste studie, for å finne ut om og hvordan naturlig aldring påvirker hjernevæskens arbeid i hjernen.
Deretter vil de også fastslå hvordan hjernebølger, blodstrøm i hjernen og cerebrospinalvæske klarer å synkronisere for å "skylle ut" avfallet.
"Vi ser at nevrale endringer alltid ser ut til å skje først, og deretter blir den fulgt av en strøm av blod ut av hodet, og deretter en bølge av cerebrospinalvæske inn i hodet," sier Lewis. Hun legger imidlertid til at det fortsatt er mange ukjente.
Teamet mener at når nevroner slås av under søvnen, trenger de mindre oksygen, noe som fører til at blod tappes fra hjernen. Dette betyr igjen at trykket i hjernen også synker, og så trenger cerebrospinalvæsken å øke for å opprettholde normalt trykk i fravær av blod.
"Men det er bare en mulighet. Hva er årsakssammenhengen? Er det en av disse prosessene som forårsaker de andre? Eller er det noen skjult kraft som driver dem alle? ”
Laura Lewis
Dette er noen av spørsmålene som ikke blir besvart.
