สมองจะกำจัด 'ขยะ' ในขณะที่เราหลับ

พุธ 23 ตุลาคม, 2013.- การตรวจสอบโดยศูนย์การแพทย์ของมหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ในนิวยอร์กสหรัฐอเมริกาแสดงให้เห็นว่าระบบที่ค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้ที่กำจัดของเสียออกจากสมองทำหน้าที่หลักในระหว่างการนอนหลับ การเปิดเผยนี้สามารถเปลี่ยนความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับผลกระทบทางชีวภาพของการนอนหลับและชี้ไปที่วิธีใหม่ในการรักษาความผิดปกติของระบบประสาท

"การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าสมองมีสถานะการทำงานที่แตกต่างกันเมื่อคุณนอนหลับและเมื่อคุณตื่นขึ้นมา" Maiken Nedergaard ผู้อำนวยการศูนย์ Neuromedicine Translational Neuromedicine จากศูนย์การแพทย์มหาวิทยาลัยโรเชสเตอร์ (URMC) และผู้เขียนนำของ ทำงาน “ ในความเป็นจริงลักษณะการฟื้นฟูของการนอนหลับดูเหมือนว่าเป็นผลมาจากการเลิกกิจการของผลพลอยได้จากกิจกรรมของเซลล์ประสาทที่สะสมในช่วงตื่นตัว” เขากล่าวเสริม
การศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันพฤหัสบดีใน 'วิทยาศาสตร์' วารสารเผยให้เห็นว่าวิธีการที่ไม่ซ้ำกันในสมองสำหรับการกำจัดของเสียที่เรียกว่าระบบ 'glymphatic' มีการใช้งานมากในระหว่างการนอนหลับขจัดสารพิษที่รับผิดชอบต่อโรค สมองเสื่อมและระบบประสาทอื่น ๆ นอกจากนี้นักวิจัยพบว่าระหว่างการนอนหลับเซลล์สมองจะถูกลดขนาดทำให้สามารถกำจัดของเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
เป็นที่ทราบกันดีว่าสัตว์ทุกชนิดตั้งแต่แมลงวันผลไม้ไปจนถึงวาฬขวานอนหลับในบางวิธี แต่ช่วงเวลาแฝงนี้มีข้อเสียอย่างมีนัยสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนักล่าอยู่ในการเดินด้อม ๆ มองๆ นี่ทำให้เราคิดว่าถ้าความฝันไม่ได้ทำหน้าที่ทางชีววิทยาที่จำเป็นมันอาจเป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของวิวัฒนาการ
ในขณะที่การค้นพบเมื่อไม่นานมานี้แสดงให้เห็นว่าการนอนหลับสามารถช่วยจัดเก็บและรวบรวมความทรงจำได้ประโยชน์เหล่านั้นดูเหมือนจะไม่สามารถเอาชนะความอ่อนแอได้นักวิทยาศาสตร์ชั้นนำที่คาดการณ์ว่าควรมีฟังก์ชั่นที่จำเป็นมากกว่า
ผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้ช่วยเพิ่มการค้นพบที่เกิดขึ้นเมื่อปีที่แล้วโดย Nedergaard และเพื่อนร่วมงานของเขาเกี่ยวกับการมีอยู่ของระบบที่เป็นเอกลักษณ์ในสมองซึ่งกำจัดของเสียไม่ทราบมาจนบัดนี้ ระบบที่รับผิดชอบในการกำจัดของเสียเซลล์ในส่วนที่เหลือของร่างกายระบบน้ำเหลืองไม่ขยายไปถึงสมองเพราะสมองรักษาระบบนิเวศ "ปิด" ของตัวเองและได้รับการปกป้องโดยระบบที่ซับซ้อนของเกตเวย์โมเลกุลที่เรียกว่า อุปสรรคเลือดสมองซึ่งควบคุมสิ่งที่เข้าและออกจากสมองอย่างใกล้ชิด
กระบวนการทำความสะอาดนี้ไม่ได้รับการตรวจพบมาก่อนเพราะสามารถสังเกตได้เฉพาะในสมองที่มีชีวิตซึ่งเป็นสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ก่อนที่เทคโนโลยีการถ่ายภาพใหม่จะมาถึงนั่นคือกล้องจุลทรรศน์ของโฟตอนสองตัว ด้วยเทคนิคเหล่านี้นักวิจัยสามารถสังเกตได้ในหนูซึ่งสมองมีความคล้ายคลึงกับมนุษย์มากซึ่งเทียบเท่ากับระบบท่อระหว่างเส้นเลือดสมองและน้ำไขสันหลัง (CSF) เนื้อเยื่อของสมองกวาดล้างของเสียเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตในที่สุดพวกเขาก็เดินไปที่ระบบไหลเวียนโลหิตทั่วไปและในที่สุดตับ
การกำจัดของเสียออกจากสมองในเวลาที่เหมาะสมนั้นเป็นสิ่งจำเป็นในการสะสมโปรตีนพิษอย่างไม่สามารถควบคุมได้เช่นเบต้า - อะไมลอยด์ซึ่งอาจนำไปสู่โรคอัลไซเมอร์ ในความเป็นจริงโรคเกี่ยวกับระบบประสาทส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการสะสมของเสียจากเซลล์
หนึ่งในเบาะแสที่ชี้ให้เห็นว่าระบบ 'glymphatic' อาจใช้งานได้มากกว่าในระหว่างการนอนหลับคือความจริงที่ว่าปริมาณพลังงานที่สมองใช้จะไม่ลดลงอย่างมากในขณะที่เรานอนหลับ เนื่องจากการสูบฉีด CSF นั้นต้องใช้พลังงานจำนวนมากนักวิจัยสันนิษฐานว่ากระบวนการทำความสะอาดอาจไม่เข้ากันกับฟังก์ชั่นที่สมองต้องปฏิบัติเมื่อเราตื่นตัวและประมวลผลข้อมูลอย่างแข็งขัน

ถึงสิบครั้งใช้งานมากขึ้น

นักวิทยาศาสตร์สังเกตว่าระบบ 'glymphatic' นั้นมีการใช้งานเพิ่มขึ้นเกือบสิบเท่าในระหว่างการนอนหลับและสมองจะกำจัดเบต้าอะไมลอยด์อย่างมีนัยสำคัญเมื่อหนูหลับ
การค้นพบที่น่าแปลกใจอีกอย่างหนึ่งคือเซลล์ในสมอง "หดตัว" ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ในระหว่างการนอนหลับการหดตัวที่สร้างช่องว่างระหว่างเซลล์มากขึ้นและช่วยให้ CSF ล้างได้อย่างอิสระมากขึ้นผ่านเนื้อเยื่อสมอง ในทางตรงกันข้ามเมื่อตื่นขึ้นเซลล์สมองจะอยู่ใกล้กันซึ่งจะ จำกัด การไหลของน้ำไขสันหลัง
นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าฮอร์โมนที่เรียกว่า norepinephrine นั้นมีฤทธิ์ในการนอนน้อย สารสื่อประสาทนี้เป็นที่รู้กันว่าถูกโยนออกมาเมื่อสมองต้องตื่นตัวโดยปกติจะตอบสนองต่อความกลัวหรือสิ่งกระตุ้นภายนอกอื่น ๆ ดังนั้นนักวิจัยคาดการณ์ว่า norepinephrine สามารถทำหน้าที่เป็น "ผู้ควบคุมกฎระเบียบ" ของการควบคุม ของการหดตัวและการขยายตัวของเซลล์สมองในระหว่างรอบการตื่นนอน
“ ผลลัพธ์เหล่านี้มีความหมายที่สำคัญสำหรับการรักษาโรคสกปรกในสมองเช่นอัลไซเมอร์” Nedergaard กล่าว ในมุมมองของเขาการทำความเข้าใจวิธีและเวลาที่สมองเปิดใช้งานระบบ 'glymphatic' และทำความสะอาดของเสียเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญในความพยายามที่จะปรับระบบนี้และทำให้การทำงานมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ที่มา: