Hvordan affald bliver 'vasket ud' af vores hjerner under søvn
For første gang har en ny undersøgelse observeret, at cerebrospinalvæske vasker ind og ud af hjernen i bølger under søvn, hvilket hjælper med at fjerne affald.
For nylig, Medicinske nyheder i dag rapporteret om en undersøgelse, der viste, at specialiserede immunceller er mere aktive i hjernen under søvn, travlt med at udføre vedligeholdelsesarbejde.
Forskere ved, at søvn er vigtig - ikke kun med hensyn til at lade hjernen reaktivere, men også for at "skabe plads" til "rengøringsprocesser".
Imidlertid er mange af de mekanismer, hvorigennem denne rydning af hjerneaffald finder sted under søvn, uklare.
Nu har forskere ved Boston University i Massachusetts fundet ud af, at væsken, der er til stede i hjernen og rygmarv - kaldet cerebrospinalvæske - under søvn, skyller ind og ud som bølger, hvilket hjælper hjernen med at slippe af med akkumuleret metabolisk "affald".
”Vi har længe vidst, at der er disse elektriske aktivitetsbølger i neuronerne. Men før nu var vi ikke klar over, at der også faktisk er bølger i cerebrospinalvæsken, ”forklarer studieforfatter Laura Lewis.
En kompleks synkroniseringsproces
Den nye undersøgelse - hvis resultater vises i tidsskriftet Videnskab - inkluderede 13 deltagere i alderen 23-33, der blev enige om at gennemgå hjerneskanninger, mens de sov.
Processen var vanskelig. Deltagerne måtte bære EEG-hætter, der tillod forskerne at måle elektrisk aktivitet i deres hjerner, mens de lå i en MR-maskine, hvor de var beregnet til at sove.
Det kan dog være svært at sove på dette sted, da MR-maskiner er meget støjende. "[Det viser sig ikke, at [deltagernes] job faktisk - i hemmelighed - er næsten den sværeste del af vores undersøgelse," siger Lewis.
”Vi har alt dette smarte udstyr og komplicerede teknologier, og ofte er et stort problem, at folk ikke kan falde i søvn, fordi de er i et virkelig højt metalrør, og det er bare et underligt miljø,” bemærker hun.
På trods af disse udfordringer formåede forskerne - sandsynligvis for første gang - at overvåge cerebrospinalvæskens aktivitet i deltagernes hjerner under søvn.
De så, at cerebrospinalvæske ser ud til at "synkronisere" med hjernebølger, hvilket sandsynligvis hjælper med at fjerne hjerneaffald. Dette affald inkluderer potentielt giftige proteiner, der ellers kan danne ophobninger, der kan forringe informationsstrømmen mellem neuroner.
Disse fund, tilføjer forskerne, kunne også kaste nyt lys over de underliggende mekanismer under tilstande som Alzheimers sygdom, hvor toksiske proteinplaques spiller en nøglerolle i hukommelsestab og andre kognitive svækkelser.
De forklarer også, at normal aldring kan være forbundet med dårligere selvrens i hjernen. Med alderen har menneskelige hjerner tendens til at generere færre langsomme bølger, hvilket kan reducere blodgennemstrømningen i hjernen såvel som cerebrospinalvæskepulsationer.
"Det er en så dramatisk effekt," understreger Lewis. "[Cerebrospinalvæske, der pulserede i hjernen under søvn], var noget, vi overhovedet ikke vidste, der skete, og nu kan vi bare se på et hjerneområde og straks få en aflæsning af hjernens tilstand, som nogen er i."
'Hvad er årsagssammenhængen?'
Fremadrettet sigter Lewis og kolleger på at besvare et par spændende spørgsmål. For det første vil de gerne rekruttere en ældre kohorte til deres næste undersøgelse for at finde ud af, om og hvordan naturlig aldring påvirker hjernevæskens arbejde i hjernen.
Derefter vil de også gerne fastslå, hvordan hjernebølger, blodgennemstrømning i hjernen og cerebrospinalvæske formår at synkronisere for at "skylle" affaldet ud.
"Vi ser, at neurale ændringer altid ser ud til at ske først, og derefter efterfølges det af en strøm af blod ud af hovedet og derefter en bølge af cerebrospinalvæske ind i hovedet," siger Lewis. Hun tilføjer dog, at der stadig er mange ukendte.
Holdet mener, at når neuroner slukker under søvn, har de brug for mindre ilt, hvilket fører til, at blod dræner fra hjernen. Dette betyder igen, at trykket i hjernen også falder, og så cerebrospinalvæsken skal øges for at opretholde normalt tryk i fravær af blod.
”Men det er kun en mulighed. Hvad er årsagssammenhængen? Forårsager en af disse processer de andre? Eller er der en skjult kraft, der driver dem alle? ”
Laura Lewis
Dette er nogle af de spørgsmål, der forbliver ubesvarede.
