Η ρυθμική δραστηριότητα κατά τη διάρκεια του ύπνου μπορεί να κάνει τα υγρά στον εγκέφαλο να κινηθούν.
Σαν να μην είχαμε αρκετούς λόγους για να κοιμόμαστε τουλάχιστον οκτώ ώρες, υπάρχει τώρα ένας ακόμη. Οι νευρώνες εξακολουθούν να είναι ενεργοί κατά τη διάρκεια του ύπνου. Μπορεί να μην το συνειδητοποιούμε, αλλά ο εγκέφαλος εκμεταλλεύεται αυτή την περίοδο επαναφόρτισης για να απαλλαγεί από τα σκουπίδια που συσσωρεύονταν κατά τη διάρκεια της εγρήγορσης.
Ο ύπνος είναι κάτι σαν μια ήπια επανεκκίνηση. Γνωρίζαμε ότι τα αργά εγκεφαλικά κύματα έχουν κάποια σχέση με τον ξεκούραστο ύπνο- ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Ουάσινγκτον στο Σεντ Λούις βρήκαν τώρα το γιατί. Όταν είμαστε ξύπνιοι, οι νευρώνες μας χρειάζονται ενέργεια για να τροφοδοτήσουν πολύπλοκες εργασίες όπως η επίλυση προβλημάτων και η απομνημόνευση. Το πρόβλημα είναι ότι τα συντρίμμια μένουν πίσω αφού καταναλώσουν αυτά τα θρεπτικά συστατικά. Καθώς κοιμόμαστε, οι νευρώνες χρησιμοποιούν αυτά τα ρυθμικά κύματα για να βοηθήσουν στη μετακίνηση του εγκεφαλονωτιαίου υγρού μέσω του εγκεφαλικού ιστού, μεταφέροντας τα μεταβολικά απόβλητα κατά τη διαδικασία.
Με άλλα λόγια, οι νευρώνες πρέπει να απομακρύνουν τα σκουπίδια ώστε να μη συσσωρεύονται και ενδεχομένως να συμβάλλουν σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες. “Οι νευρώνες χρησιμεύουν ως κύριοι οργανωτές για την εκκαθάριση του εγκεφάλου”, δήλωσε η ερευνητική ομάδα του WUSTL σε μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Nature.
Η ενσωματωμένη απομάκρυνση των απορριμάτων
Οι ανθρώπινοι εγκέφαλοι (και οι εγκέφαλοι άλλων ανώτερων οργανισμών) εξελίχθηκαν ώστε να διαθέτουν δισεκατομμύρια νευρώνες στον λειτουργικό ιστό ή παρέγχυμα του εγκεφάλου, ο οποίος προστατεύεται από τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό.
Κάθε τι που κάνουν αυτοί οι νευρώνες δημιουργεί μεταβολικά απόβλητα, συχνά με τη μορφή πρωτεϊνικών θραυσμάτων. Άλλες μελέτες έχουν διαπιστώσει ότι τα θραύσματα αυτά μπορεί να συμβάλλουν σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.
Ο εγκέφαλος πρέπει με κάποιον τρόπο να πετάξει τα σκουπίδια του, και αυτό το κάνει μέσω αυτού που ονομάζεται γλυμφατικό σύστημα (όχι, δεν είναι τυπογραφικό λάθος), το οποίο μεταφέρει εγκεφαλονωτιαίο υγρό που μετακινεί τα συντρίμμια έξω από το παρέγχυμα μέσω καναλιών που βρίσκονται κοντά στα αιμοφόρα αγγεία. Ωστόσο, αυτό άφηνε ακόμα τα ερωτήματα: Τι τροφοδοτεί στην πραγματικότητα το γλυμφατικό σύστημα για να το κάνει αυτό – και πώς; Η ομάδα του WUSTL θέλησε να το ανακαλύψει.
Για να δουν τι λέει στο γλυμφατικό σύστημα να πετάξει τα σκουπίδια, οι επιστήμονες έκαναν πειράματα σε ποντίκια, εισάγοντας καθετήρες στον εγκέφαλό τους και τοποθετώντας ηλεκτρόδια στα κενά μεταξύ των νευρώνων. Στη συνέχεια αναισθητοποίησαν τα ποντίκια με κεταμίνη για να προκαλέσουν ύπνο.
Οι νευρώνες πυροδότησαν ισχυρά, φορτισμένα ρεύματα αφού τα ζώα αποκοιμήθηκαν. Ενώ τα εγκεφαλικά κύματα υπό αναισθησία ήταν ως επί το πλείστον μακρά και αργά, προκάλεσαν αντίστοιχα κύματα ρεύματος στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Το υγρό στη συνέχεια διέρρεε μέσα από τη σκληρή μήνιγγα, το εξωτερικό στρώμα ιστού μεταξύ του εγκεφάλου και του κρανίου, παίρνοντας μαζί του τα σκουπίδια.
Οι επιστήμονες ήθελαν να είναι σίγουροι ότι οι νευρώνες ήταν πράγματι η δύναμη που ωθούσε το γλυμφατικό σύστημα σε δράση. Για να το πετύχουν αυτό, χρειάστηκε να τροποποιήσουν γενετικά τους εγκεφάλους ορισμένων ποντικιών ώστε να εξαλείψουν σχεδόν τη νευρωνική δραστηριότητα ενώ κοιμόντουσαν (όχι όμως σε σημείο εγκεφαλικού θανάτου), ενώ άφησαν τα υπόλοιπα ποντίκια ανέγγιχτα για λόγους σύγκρισης.
Σε αυτά τα τροποποιημένα ποντίκια, τα μακρά, αργά εγκεφαλικά κύματα που είχαν παρατηρηθεί προηγουμένως ήταν μη ανιχνεύσιμα. Ως αποτέλεσμα, το υγρό δεν ωθούσε πλέον να μεταφέρει τα μεταβολικά απόβλητα έξω από τον εγκέφαλο. Αυτό θα μπορούσε να σημαίνει μόνο ότι οι νευρώνες έπρεπε να είναι ενεργοί προκειμένου να λειτουργήσει ο κύκλος αυτοκαθαρισμού του εγκεφάλου.
Επιπλέον, η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι υπήρχαν διακυμάνσεις στα εγκεφαλικά κύματα των μη μηχανικών ποντικών, με ελαφρώς ταχύτερα κύματα που πιστεύεται ότι στόχευαν στα υπολείμματα που ήταν πιο δύσκολο να απομακρυνθούν (τουλάχιστον, αυτό υπέθεσαν οι ερευνητές). Δεν είναι σαν να πλένετε ένα πιάτο και στη συνέχεια να χρειάζεται να τρίψετε ελαφρώς πιο δυνατά σε σημεία όπου υπάρχουν ιδιαίτερα επίμονα υπολείμματα.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν επίσης γιατί προηγούμενα πειράματα έδωσαν διαφορετικά αποτελέσματα. Επειδή η έκπλυση του εγκεφαλονωτιαίου υγρού που μεταφέρει τα απόβλητα βασίζεται τόσο πολύ στη νευρική δραστηριότητα, ο τύπος του αναισθητικού που χρησιμοποιήθηκε είχε σημασία – τα αναισθητικά που αναστέλλουν τη νευρική δραστηριότητα μπορούν να επηρεάσουν τα αποτελέσματα. Άλλα προηγούμενα πειράματα λειτούργησαν ανεπαρκώς λόγω τραυματισμών που προκλήθηκαν από παλαιότερες και πιο επεμβατικές μεθόδους εμφύτευσης του υλικού παρακολούθησης στους ιστούς του εγκεφάλου. Αυτό επίσης διατάραξε τους νευρώνες.
“Οι πειραματικές μεθοδολογίες που χρησιμοποιήσαμε εδώ αποφεύγουν σε μεγάλο βαθμό τις οξείες βλάβες στο εγκεφαλικό παρέγχυμα, παρέχοντας έτσι πολύτιμες στρατηγικές για περαιτέρω έρευνες σχετικά με τη νευρωνική δυναμική και την εκκαθάριση του εγκεφάλου”, ανέφερε η ομάδα στην ίδια μελέτη.
Τώρα που είναι γνωστό ότι οι νευρώνες θέτουν σε κίνηση το γλυμφατικό σύστημα, περισσότερη προσοχή μπορεί να στραφεί προς τις περιπλοκές αυτής της διαδικασίας. Το να μάθουμε περισσότερα για τη συσσώρευση και τον καθαρισμό των μεταβολικών αποβλήτων μπορεί να συμβάλει στην κατανόηση των νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Είναι σίγουρα κάτι που πρέπει να σκεφτούμε πριν κοιμηθούμε.
