Onsdag 23 oktober 2013.- En utredning av Medical Center vid University of Rochester i New York, USA, visar att ett nyligen upptäckt system som eliminerar avfall från hjärnan verkar främst under sömn. Denna uppenbarelse skulle kunna förändra forskarnas förståelse för de biologiska effekterna av sömn och peka på nya sätt att behandla neurologiska störningar.
"Denna studie visar att hjärnan har olika funktionella tillstånd när du sover och när du vaknar, " sa Maiken Nedergaard, meddirektör för Center for Translational Neuromedicine vid University of Rochester Medical Center (URMC) och huvudförfattare till arbete. "I själva verket verkar den återställande naturen av sömn vara ett resultat av aktiv likvidation av biprodukterna från neuronal aktivitet som ackumuleras under vakenhet, " tillägger han.
Studien, som publicerades torsdag i tidskriften "Science", avslöjar att den unika metoden i hjärnan för avfallshantering, känd som det "glymfatiska" systemet, är mycket aktiv under sömn och tar bort gifter som är ansvariga för sjukdom Alzheimers och andra neurologiska störningar. Dessutom fann forskarna att hjärncellerna under sömn minskas i storlek, vilket gör att avfallet kan kasseras mer effektivt.
Det är känt att praktiskt taget alla djurarter, från fruktflugan till rätt val, sover på något sätt, men denna latensperiod har betydande nackdelar, särskilt när rovdjur är på jakt. Detta har fått oss att tro att om drömmen inte utför en väsentlig biologisk funktion så är det kanske ett av de största evolutionsfelen.
Även om de senaste fynden har visat att sömn kan hjälpa till att lagra och konsolidera minnen, verkar dessa fördelar inte övervinna sårbarheten, vilket leder till att forskare spekulerar i att det borde finnas en viktigare funktion för sömn-vakningscykeln.
Dessa nya resultat läggs till upptäckten som gjordes förra året av Nedergaard och hans kollegor om att det finns ett unikt system i hjärnan som eliminerar avfall, hittills okänt. Systemet som ansvarar för eliminering av cellulärt avfall i resten av kroppen, det lymfsystemet, sträcker sig inte till hjärnans system eftersom hjärnan upprätthåller sitt eget stängda "ekosystem" och skyddas av ett komplext system med molekylära gateways, som kallas blod-hjärnbarriär, som noggrant kontrollerar vad som kommer in och lämnar hjärnan.
Denna rengöringsprocess hade inte upptäckts förut eftersom den bara kan observeras i den levande hjärnan, något som inte var möjligt innan ankomsten av nya bildtekniker, det vill säga mikroskopi av två fotoner. Tack vare dessa tekniker kunde forskarna observera hos möss, vars hjärnor liknar människor, vilket motsvarar ett rörsystem mellan blodkärlen i hjärnan och cerebrospinalvätskan (CSF) -pumpar genom vävnaderna i hjärnan, rensar avfallet i cirkulationssystemet, där de äntligen tar sig till det allmänna blodcirkulationssystemet och, i slutändan, till levern.
Att avfallet snabbt tas bort från hjärnan är väsentligt i den okontrollerade ansamlingen av toxiska proteiner såsom beta-amyloid, vilket kan leda till Alzheimers sjukdom. Faktum är att nästan alla neurodegenerativa sjukdomar är förknippade med ansamling av avfallsprodukter från celler.
En av ledtrådarna som antydde att det "glymfatiska" systemet kan vara mer aktivt under sömnen var det faktum att mängden energi som konsumeras av hjärnan inte minskar dramatiskt medan vi sover. Eftersom CSF-pumpning kräver mycket energi spekulerade forskarna att rengöringsprocessen kanske inte är förenlig med de funktioner som hjärnan måste utföra när vi är vakna och behandlar informationen aktivt.
Genom en serie experiment med möss observerade forskarna att det 'glymfatiska' systemet var nästan tio gånger mer aktivt under sömnen och att hjärnan eliminerade betydligt mer beta-amyloid när gnagare sov.
En annan överraskande fynd var att celler i hjärnan "krymper" med 60 procent under sömnen, en sammandragning som skapar mer utrymme mellan cellerna och gör att CSF kan tvätta mer fritt genom hjärnvävnad. Däremot är hjärnceller när de är vakna närmare varandra, vilket begränsar flödet av CSF.
Forskarna noterade att ett hormon som heter norepinefrin är mindre aktivt i sömn. Det är känt att denna neurotransmitter kastas i skador när hjärnan måste vara vaken, vanligtvis som svar på rädsla eller andra yttre stimuli, så forskare spekulerar i att norepinefrin kan fungera som en "reglerande mästare" av kontroll. av sammandragning och expansion av hjärnceller under sömn-vakningscykler.
"Dessa resultat har viktiga konsekvenser för behandling av smutssjukdomar i hjärnan, såsom Alzheimers, " sade Nedergaard. Enligt hans uppfattning är att förstå exakt hur och när hjärnan aktiverar det "glymfiska" systemet och rensar avfallet är ett kritiskt första steg i ansträngningarna att potentiellt modulera detta system och få det att fungera mer effektivt.
Källa:
Taggar:
Familj Psykologi Mediciner
"Denna studie visar att hjärnan har olika funktionella tillstånd när du sover och när du vaknar, " sa Maiken Nedergaard, meddirektör för Center for Translational Neuromedicine vid University of Rochester Medical Center (URMC) och huvudförfattare till arbete. "I själva verket verkar den återställande naturen av sömn vara ett resultat av aktiv likvidation av biprodukterna från neuronal aktivitet som ackumuleras under vakenhet, " tillägger han.
Studien, som publicerades torsdag i tidskriften "Science", avslöjar att den unika metoden i hjärnan för avfallshantering, känd som det "glymfatiska" systemet, är mycket aktiv under sömn och tar bort gifter som är ansvariga för sjukdom Alzheimers och andra neurologiska störningar. Dessutom fann forskarna att hjärncellerna under sömn minskas i storlek, vilket gör att avfallet kan kasseras mer effektivt.
Det är känt att praktiskt taget alla djurarter, från fruktflugan till rätt val, sover på något sätt, men denna latensperiod har betydande nackdelar, särskilt när rovdjur är på jakt. Detta har fått oss att tro att om drömmen inte utför en väsentlig biologisk funktion så är det kanske ett av de största evolutionsfelen.
Även om de senaste fynden har visat att sömn kan hjälpa till att lagra och konsolidera minnen, verkar dessa fördelar inte övervinna sårbarheten, vilket leder till att forskare spekulerar i att det borde finnas en viktigare funktion för sömn-vakningscykeln.
Dessa nya resultat läggs till upptäckten som gjordes förra året av Nedergaard och hans kollegor om att det finns ett unikt system i hjärnan som eliminerar avfall, hittills okänt. Systemet som ansvarar för eliminering av cellulärt avfall i resten av kroppen, det lymfsystemet, sträcker sig inte till hjärnans system eftersom hjärnan upprätthåller sitt eget stängda "ekosystem" och skyddas av ett komplext system med molekylära gateways, som kallas blod-hjärnbarriär, som noggrant kontrollerar vad som kommer in och lämnar hjärnan.
Denna rengöringsprocess hade inte upptäckts förut eftersom den bara kan observeras i den levande hjärnan, något som inte var möjligt innan ankomsten av nya bildtekniker, det vill säga mikroskopi av två fotoner. Tack vare dessa tekniker kunde forskarna observera hos möss, vars hjärnor liknar människor, vilket motsvarar ett rörsystem mellan blodkärlen i hjärnan och cerebrospinalvätskan (CSF) -pumpar genom vävnaderna i hjärnan, rensar avfallet i cirkulationssystemet, där de äntligen tar sig till det allmänna blodcirkulationssystemet och, i slutändan, till levern.
Att avfallet snabbt tas bort från hjärnan är väsentligt i den okontrollerade ansamlingen av toxiska proteiner såsom beta-amyloid, vilket kan leda till Alzheimers sjukdom. Faktum är att nästan alla neurodegenerativa sjukdomar är förknippade med ansamling av avfallsprodukter från celler.
En av ledtrådarna som antydde att det "glymfatiska" systemet kan vara mer aktivt under sömnen var det faktum att mängden energi som konsumeras av hjärnan inte minskar dramatiskt medan vi sover. Eftersom CSF-pumpning kräver mycket energi spekulerade forskarna att rengöringsprocessen kanske inte är förenlig med de funktioner som hjärnan måste utföra när vi är vakna och behandlar informationen aktivt.
Upp till tio gånger mer aktiv
Genom en serie experiment med möss observerade forskarna att det 'glymfatiska' systemet var nästan tio gånger mer aktivt under sömnen och att hjärnan eliminerade betydligt mer beta-amyloid när gnagare sov.
En annan överraskande fynd var att celler i hjärnan "krymper" med 60 procent under sömnen, en sammandragning som skapar mer utrymme mellan cellerna och gör att CSF kan tvätta mer fritt genom hjärnvävnad. Däremot är hjärnceller när de är vakna närmare varandra, vilket begränsar flödet av CSF.
Forskarna noterade att ett hormon som heter norepinefrin är mindre aktivt i sömn. Det är känt att denna neurotransmitter kastas i skador när hjärnan måste vara vaken, vanligtvis som svar på rädsla eller andra yttre stimuli, så forskare spekulerar i att norepinefrin kan fungera som en "reglerande mästare" av kontroll. av sammandragning och expansion av hjärnceller under sömn-vakningscykler.
"Dessa resultat har viktiga konsekvenser för behandling av smutssjukdomar i hjärnan, såsom Alzheimers, " sade Nedergaard. Enligt hans uppfattning är att förstå exakt hur och när hjärnan aktiverar det "glymfiska" systemet och rensar avfallet är ett kritiskt första steg i ansträngningarna att potentiellt modulera detta system och få det att fungera mer effektivt.
Källa:
