Fareler Çalışması Beynin Uyku Sırasında Çöpü Nasıl Çıkardığını Açıkladı
Yeni bir fare çalışması, iyi bir gece uykusunun zihni temizlediği eski atasözüne yeni bir anlam veriyor.
Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi'ndeki araştırmacılar, beyinden atıkları atan yakın zamanda keşfedilen bir sistemin öncelikle uyku sırasında aktif olduğunu keşfettiler.
Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi Translasyonel Nörotıp Merkezi'nin eş yöneticisi ve çalışmanın baş yazarı Maiken Nedergaard, "Bu çalışma, beynin uykuda ve uyanıkken farklı işlevsel durumlara sahip olduğunu gösteriyor" dedi.
"Aslında, uykunun onarıcı doğası, uyanıklık sırasında biriken sinirsel aktivitenin yan ürünlerinin aktif olarak temizlenmesinin bir sonucu gibi görünüyor."
Dergide yayınlanan çalışma Bilim, beynin glifatik sistem olarak bilinen benzersiz atık giderme yönteminin uyku sırasında çok aktif olduğunu ve Alzheimer hastalığından ve diğer nörolojik bozukluklardan sorumlu toksinleri temizlediğini ortaya koyuyor.
Araştırmacılar ayrıca uyku sırasında beyin hücrelerinin küçüldüğünü ve atığın daha etkili bir şekilde uzaklaştırılmasını sağladığını buldu.
Yeni bulgular, geçen yıl Nedergaard ve meslektaşları tarafından beyne özgü, daha önce bilinmeyen bir atık giderme sisteminin keşfinin bir sonucudur.
Araştırmacı, hücresel atığın vücudun geri kalanına atılmasından sorumlu sistem olan lenfatik sistemin beyne uzanmadığını belirtti. Bunun nedeni, beynin kendi kapalı “ekosistemini” koruması ve beyne giren ve çıkan şeyleri kontrol eden, kan-beyin bariyeri olarak bilinen karmaşık bir moleküler ağ geçitleri sistemi tarafından korunmasıdır.
Bilim insanları, yeni görüntüleme teknolojilerini, yani iki foto mikroskobu kullanarak, beyinleri insana oldukça benzeyen farelerde bir tesisat sisteminin ne anlama geldiğini gözlemleyebildiler. Beyin omurilik sıvısını (CSF) beyin dokusundan pompalar ve atıkları, sonunda genel kan dolaşım sistemine ve nihayetinde karaciğere gittiği dolaşım sistemine geri gönderir.
Araştırmacılar, amiloid beta gibi toksik proteinlerin kontrol edilmeyen birikiminin Alzheimer hastalığına yol açabileceği durumlarda beyinden atığın zamanında uzaklaştırılması çok önemli. Araştırmacılar, aslında neredeyse her nörodejeneratif hastalığın hücresel atık ürünlerin birikmesiyle ilişkili olduğunu ekliyor.
Araştırmacılar, glifatik sistemin uyku sırasında daha aktif olabileceğinin ipuçlarından biri, beyin tarafından tüketilen enerji miktarının biz uyurken dramatik bir şekilde azalmamasıydı. CSF'nin pompalanması büyük miktarda enerji gerektirdiğinden, araştırmacılar, temizleme sürecinin beynin uyanıkken ve aktif olarak bilgi işlerken gerçekleştirmesi gereken işlevlerle uyumlu olmayabileceğini tahmin ettiler.
Araştırmacılar, farelerde yapılan bir dizi deney aracılığıyla, glifatik sistemin uyku sırasında neredeyse 10 kat daha aktif olduğunu ve uyuyan beynin önemli ölçüde daha fazla amiloid-beta çıkardığını gözlemlediler.
Nedergaard, "Beynin emrinde sadece sınırlı enerji var ve iki farklı işlevsel durum arasında seçim yapması gerektiği görülüyor - uyanık ve farkında veya uykuda ve temizlik," dedi Nedergaard.
Bunu bir ev partisi gibi düşünebilirsiniz. Ya misafirleri eğlendirebilirsin ya da evi temizleyebilirsin, ama ikisini aynı anda yapamazsın. "
Araştırmacıları ürküten bir başka bulgu da, beyindeki hücrelerin uyku sırasında yüzde 60 oranında "küçülmesi" oldu. Bu kasılmanın hücreler arasında daha fazla boşluk yarattığını ve CSF'nin beyin dokusunda daha özgürce yıkanmasını sağladığını söylediler.
Araştırmacılar ayrıca noradrenalin adlı bir hormonun uykuda daha az aktif olduğunu gözlemlediklerini söylediler. Bu nörotransmiterin, beynin uyanık olması gerektiğinde, tipik olarak korkuya veya diğer dış uyaranlara yanıt olarak patlamalar halinde salındığı bilinmektedir.
Araştırmacılar, noradrenalinin uyku-uyanıklık döngüleri sırasında beyin hücrelerinin kasılmasını ve genişlemesini kontrol eden bir "ana düzenleyici" işlevi görebileceğini düşünüyor.
Nedergaard, "Bu bulguların, Alzheimer gibi" kirli beyin "hastalıklarının tedavisi için önemli etkileri var" dedi.
"Beynin glifatik sistemi nasıl ve ne zaman etkinleştirdiğini ve atıkları temizlediğini tam olarak anlamak, bu sistemi potansiyel olarak modüle etme ve daha verimli çalışmasını sağlama çabalarında kritik bir ilk adımdır."
Kaynak: Rochester Üniversitesi Tıp Merkezi
