Există un paradox în somn: liniştea aparentă a procesului de dormit se suprapune cu o activitate agitată a creierului. Noaptea este liniştită, dar creierul este departe de a fi adormit. În timpul somnului, celulele creierului produc explozii de impulsuri electrice care se cumulează în valuri ritmice - un semn al unei funcţii crescute a celulelor cerebrale.
Dar de ce este creierul activ atunci când ne odihnim?
Undele cerebrale lente sunt asociate cu un somn odihnitor şi revigorant. Iar acum, oamenii de ştiinţă de la facaultatea de medicină a Universităţii Washington (WU), din St. Louis, Statele Unite, au descoperit că undele cerebrale ajută la evacuarea deşeurilor din creier în timpul somnului.
Celulele nervoase individuale se coordonează pentru a produce unde ritmice care propulsează lichidul prin ţesutul cerebral dens, spălând ţesutul în acest proces.
„Aceşti neuroni sunt pompe în miniatură. Activitatea neuronală sincronizată alimentează fluxul de lichid şi eliminarea deşeurilor din creier", explică primul autor, Li-Feng Jiang-Xie, doctor în ştiinţe, cercetător asociat postdoctoral în cadrul departamentului de patologie şi imunologie de la WU, într-un comunicat.
„Dacă ne putem baza pe acest proces, există posibilitatea de a întârzia sau chiar de a preveni bolile neurologice, inclusiv boala Alzheimer şi Parkinson, în care deşeurile în exces - cum ar fi deşeurile metabolice şi proteinele nedorite - se acumulează în creier şi duc la neurodegenerare", precizează cercetătorul american.
Descoperirile au fost publicate miercuri, în revista Nature.
Celulele creierului orchestrează gândurile, sentimentele şi mişcările corpului şi formează reţele dinamice esenţiale pentru formarea memoriei şi rezolvarea problemelor.
Dar pentru a îndeplini astfel de sarcini care necesită energie, celulele creierului au nevoie de combustibil.
Consumul lor de nutrienţi din alimentaţie creează deşeuri metabolice în acest proces.
„Este esenţial ca creierul să se debaraseze de deşeurile metabolice care se pot acumula şi pot contribui la bolile neurodegenerative", spune Jonathan Kipnis, profesor emerit de patologie şi imunologioe, autorul principal al lucrării.
Se ştia şi până acum că somnul este un moment în care creierul iniţiază un proces de curăţare pentru a elimina deşeurile şi toxinele pe care le acumulează în timpul stării de veghe, dar oamenii de ştiinţă nu ştiau cum se întâmplă acest lucru.
Aceste descoperiri ar putea să îndrume noi strategii şi potenţiale terapii pentru a accelera eliminarea deşeurilor dăunătoare şi pentru a le îndepărta înainte ca acestea să poată duce la consecinţe nefaste în creier.
Curăţarea creierului nu este o sarcină simplă. Lichidul cefalorahidian care înconjoară creierul intră şi se împleteşte prin reţele celulare complicate, colectând deşeurile toxice pe măsură ce călătoreşte.
La ieşirea din creier, lichidul contaminat trebuie să treacă printr-o barieră înainte de a se vărsa în vasele limfatice din dura mater - stratul exterior de ţesut care înfăşoară creierul sub craniu.
Dar ce alimentează mişcarea fluidului în, prin şi din creier?
Studiind creierul şoarecilor adormiţi, cercetătorii au descoperit că neuronii conduc eforturile de curăţare prin lansarea de semnale electrice într-un mod coordonat pentru a genera unde ritmice în creier, explică Jiang-Xie.
Echipa de la WU a determinat că astfel de unde impulsionează mişcarea fluidelor.
Ei au redus la tăcere anumite regiuni ale creierului, astfel încât neuronii din acele regiuni să nu creeze unde ritmice.
Fără aceste unde, lichidul cefalorahidian proaspăt nu putea să circule prin regiunile cerebrale reduse la tăcere, iar deşeurile captate nu puteau părăsi ţesutul cerebral/creierul.
Unul dintre motivele pentru care dormim este acela de a curăţa creierul, spun cercetătorii.
Dacă acest proces de curăţare ar putea fi îmbunătăţit, poate că ar fi posibil să dormim mai puţin şi să rămânem sănătoşi.
Nu toată lumea are beneficiul de a dormi opt ore de somn în fiecare noapte, iar pierderea somnului are un impact asupra sănătăţii.
Alte studii au arătat că şoarecii care sunt conectaţi genetic să doarmă mai puţin au creiere sănătoase.
Ar putea fi din cauză că aceştia îşi curăţă mai eficient deşeurile din creier?
Ar putea fi ajutate persoanele care trăiesc cu insomnie prin îmbunătăţirea capacităţilor de curăţare a creierului lor, astfel încât să se poată descurca cu mai puţin somn?
Tiparele undelor cerebrale se schimbă de-a lungul ciclurilor de somn.
De remarcat, undele cerebrale mai înalte, cu o amplitudine mai mare, mişcă fluidul cu mai multă forţă.
Cercetătorii sunt acum interesaţi să înţeleagă de ce neuronii emit unde cu ritmicitate variabilă în timpul somnului şi care regiuni ale creierului sunt cele mai vulnerabile la acumularea de deşeuri.
„Credem că procesul de curăţare a creierului este similar cu spălatul vaselor", explică neurobiologul Jiang-Xie.
„Se începe, de exemplu, cu o mişcare mare, lentă şi ritmică de ştergere pentru a curăţa deşeurile solubile împrăştiate pe farfurie. Apoi, se micşorează amplitudinea mişcării şi creşte viteza acestor mişcări pentru a îndepărta deşeurile alimentare deosebit de lipicioase de pe farfurie. În ciuda amplitudinii şi ritmului variabil al mişcărilor mâinilor în timpul spălatului vaselor, de exemplu, obiectivul general rămâne consecvent: îndepărtarea diferitelor tipuri de deşeuri de pe farfurii. Poate că la fel, creierul îşi ajustează metoda de curăţare în funcţie de tipul şi cantitatea de deşeuri", scriu cercetătorii în articol.
