Postoji paradoks u snu. Njegov prividni mir je u suprotnosti sa užurbanom aktivnošću mozga. Noć je mirna, ali mozak je daleko od mirovanja. Tokom sna, moždane ćelije proizvode rafale električnih impulsa koji se kumuliraju u ritmičke talase – znak pojačane funkcije moždanih ćelija.
Ali zašto je mozak aktivan kada se odmaramo?
Spori moždani talasi povezani su sa mirnim, osvežavajućim snom. A sada su naučnici sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Vašington u Sent Luisu otkrili da moždani talasi pomažu da se otpad izbaci iz mozga tokom spavanja. Pojedinačne nervne ćelije se koordiniraju kako bi proizvele ritmičke talase koji pokreću tečnost kroz gusto moždano tkivo, ispirajući tkivo u tom procesu.
„Ovi neuroni su minijaturne pumpe. Sinhronizovana neuronska aktivnost pokreće protok tečnosti i uklanjanje ostataka iz mozga“, objasnio je prvi autor dr Li-Feng Jiang-Ksie, postdoktorski naučni saradnik na Odeljenju za patologiju i imunologiju.
„Ako možemo da gradimo na ovom procesu, postoji mogućnost odlaganja ili čak sprečavanja neuroloških bolesti, uključujući Alchajmerovu i Parkinsonovu bolest, u kojima se višak otpada — kao što su metabolički otpad i neželjeni proteini — akumuliraju u mozgu i dovode do neurodegeneracije.
Nalazi su objavljeni 28. februara u časopisu Nature.
Moždane ćelije orkestriraju misli, osećanja i pokrete tela i formiraju dinamičke mreže neophodne za formiranje pamćenja i rešavanje problema. Ali za obavljanje takvih zadataka koji zahtevaju energiju, moždanim ćelijama je potrebno gorivo. Njihova potrošnja hranljivih materija iz ishrane stvara metabolički otpad u procesu.
„Ključno je da mozak odlaže metabolički otpad koji se može nagomilati i doprineti neurodegenerativnim bolestima“, rekao je dr Džonatan Kipnis, ugledni profesor patologije i imunologije Alan A. i Edith L. Volf i istraživač BJC-a. . Kipnis je stariji autor u radu.
„Znali smo da je san vreme kada mozak pokreće proces čišćenja kako bi izbacio otpad i toksine koje se akumuliraju tokom budnosti. Ali nismo znali kako se to dešava. Ovi nalazi bi mogli da nas upute ka strategijama i potencijalnim terapijama za ubrzati uklanjanje štetnog otpada i ukloniti ga pre nego što može dovesti do strašnih posledica“.
Ali čišćenje gustog mozga nije jednostavan zadatak. Cerebrospinalna tečnost koja okružuje mozak ulazi i plete se kroz zamršene ćelijske mreže, sakupljajući toksični otpad dok putuje. Po izlasku iz mozga, kontaminirana tečnost mora proći kroz barijeru pre nego što se izlije u limfne sudove u dura mater – spoljašnjem sloju tkiva koji obavija mozak ispod lobanje. Ali šta pokreće kretanje tečnosti u, kroz i iz mozga?
Proučavajući mozak miševa koji spavaju, istraživači su otkrili da neuroni pokreću napore čišćenja tako što ispaljuju električne signale na koordinisan način kako bi generisali ritmičke talase u mozgu, objasnio je Jiang-Ksie. Utvrdili su da takvi talasi pokreću kretanje tečnosti.
Istraživački tim je utišao određene regione mozga tako da neuroni u tim regionima nisu stvarali ritmičke talase. Bez ovih talasa, sveža cerebrospinalna tečnost ne bi mogla da teče kroz utišane regione mozga, a zarobljeni otpad ne bi mogao da napusti moždano tkivo.
„Jedan od razloga zašto spavamo je da očistimo mozak“, rekao je Kipnis.
„I ako možemo da poboljšamo ovaj proces čišćenja, možda je moguće spavati manje i ostati zdravi. Nemaju svi koristi od osam sati sna svake noći, a gubitak sna utiče na zdravlje. Druge studije su pokazale da miševi koji su genetski ožičeni da manje spavaju imaju zdrav mozak. Da li je to zato što efikasnije čiste otpad iz svog mozga? Možemo li da pomognemo ljudima koji žive sa nesanicom tako što ćemo poboljšati sposobnost čišćenja njihovog mozga kako bi mogli da prežive sa manje spavanja?“
Obrasci moždanih talasa se menjaju tokom ciklusa spavanja. Treba napomenuti da viši moždani talasi sa većom amplitudom pokreću tečnost sa više sile. Istraživači su sada zainteresovani da shvate zašto neuroni ispaljuju talase sa različitim ritmikom tokom spavanja i koji regioni mozga su najranjiviji na nakupljanje otpada.
„Mislimo da je proces čišćenja mozga sličan pranju sudova“, objasnio je neurobiolog Jiang-Ksie.
„Počinjete, na primer, velikim, sporim, ritmičnim pokretom brisanja da biste očistili rastvorljivi otpad koji je prskan po tanjiru. Zatim smanjujete opseg pokreta i povećavate brzinu ovih pokreta da biste uklonili posebno lepljivi otpad od hrane na tanjiru. Uprkos različitoj amplitudi i ritmu pokreta vaših ruku, sveobuhvatni cilj ostaje dosledan: ukloniti različite vrste otpada iz posuđa. Možda mozak prilagođava svoj metod čišćenja u zavisnosti od vrste i količine otpada.“
