Köpenhamn, Danmark
När du lägger dig för att sova och drömmer om allt möjligt, tror forskare att din hjärna genomgår en mild sköljcykel. Denna process rensar bort en dags toxiner och förbereder hjärnan för ett nytt dag av tänkande. De mekanismer som ligger bakom detta neurologiska rensningssystem har dock ännu inte beskrivits i detalj.
Forskare från Köpenhamns Universitet har nu använt en svit av tekniker för att kartlägga de subtila förändringarna i neurotransmittorer, blodvolym och ryggmärgsvätska hos möss under deras dagliga aktiviteter. Resultaten hjälper oss inte bara att förstå hur hjärnan rensar sig om natten, utan avslöjar också en överraskande nackdel med vanliga sömnmedel som Ambien.
Det biologiska rörsystemet, som kallas glymfatiska systemet, beskrivs färgglatt som hjärnans ’avloppsnätverk’. Detta system, som identifierades i möss för bara drygt ett decennium sedan, har sedan dess kartlagts i människohjärnor. Glymfatiska systemet drar ryggmärgsvätska djupt in i hjärnans inre för att bortföra material som kan orsaka skada i höga koncentrationer, inklusive avfallprodukter som är kopplade till Alzheimers sjukdom.
Denna ’avloppshantering’ hjälper även till att balansera vattennivåerna i hjärnan, presentera potentiellt farliga sjukdomsagenter för immunsystemet och leverera bränsle till de områden som behöver det mest. Studier visar att hjärnvågor koordinerar processen, men dessa studier har ofta använt bedövade djurmodeller, vilket lämnar frågor om hur en naturlig sömn-vakna-cykel hanterar sitt glymfatiska system.
Forskarna utvecklade en ny metod med fiberoptiska implantat som gjorde det möjligt att spela in dynamiken hos vätskor genom mössens hjärnor när djuren rörde sig fritt i sina burar. Genom att märka neurotransmittorn norepinefrin och använda fiberoptiska implantat för att aktivera ljuskänsliga gener i hjärnvävnaden, kunde forskarlaget övervaka och experimentera med fluktuationer i avfallshanteringen både när mössen sov och när de var vakna.
Forskarnas arbete stödde tidigare studier som visade att norepinefrin orsakade blodkärl att dra ihop sig rytmiskt i pulser som varade cirka 50 sekunder, följt av en subtil oscillation i blodvolymen i hjärnan. Denna relation mellan neurotransmittorfluktuationer och förändringar i blodvolymen var mycket mer uttalad när mössen var i ett icke-drömsomm tillstånd än när de var vakna eller i en drömfas.
Dessutom visade forskarna experimentellt att dessa pulsationer faktiskt drev glymfatiska systemet att tränga djupare in i hjärnan, vilket bekräftade den roll som djup sömn spelar i att rensa bort dagens avfall.
”Dessa resultat, kombinerade med vad vi vet om glymfatiska systemet, ger en helhetsbild av dynamiken inuti hjärnan, och dessa långsamma vågor, mikroarousaler och norepinefrin var den saknade länken,” säger studiens första författare, neurovetenskaparen Natalie Hauglund.
Inte vilken som helst sömn räcker dock. Inspirerade av påståenden att sömnmedels som Zolpidem (som säljs som Ambien) kan förändra sömnfaserna, testade forskarlaget vad för effekt, om någon, läkemedlet hade på rensningsprocessen. De fann att det reducerade oscillationerna och hindrade ryggmärgsvätskan från att tränga in i hjärnans djup.
Översättningen till människor kommer att kräva ytterligare experiment, men det är en säker sak att våra hjärnor beter sig på relativt liknande sätt. Detta innebär inte att sömnmedicin inte har sin plats, men att veta att det kommer med en potentiell kostnad för vår förmåga att rensa bort varje dags neurologiska avfall kan väga in i framtida beslut om de bästa sätten att hålla våra hjärnor friska.
Källa: Cell
Taggar: #Hjärnforskning #Sömn #GlymfatiskaSystemet #Neurologi #Hälsa #Alzheimers