Kolejny powód, by porządnie się wysypiać

Mózg zużywa 25% zapasów energetycznych całego ciała, chociaż zajmuje około 2% jego masy. Jak więc ten wyjątkowy narząd otrzymuje i, co być może ważniejsze, pozbywa się składników odżywczych? Nowe badania sugerują, że ma to coś wspólnego ze snem.

Sen.

Spędzamy na nim
niemal jedną trzecią życia,

ale czy ktoś rozumie,
o co w nim chodzi?

Dwa tysiące lat temu Galen,

jeden z najważniejszych
badaczy medycznych

świata starożytnego,

wysunął teorię, że na jawie

cała siła napędowa mózgu, jego "sok",

spływa do pozostałych części ciała,

napędzając je, ale wysuszając mózg.

Myślał, że gdy śpimy,

cały ten płyn wypełniający ciało

gna z powrotem,

ponownie nawilżając mózg

i odświeżając umysł.

Dzisiaj brzmi to całkowicie niedorzecznie,

jednak Galen chciał w prosty sposób

wyjaśnić zjawisko snu,

z którym spotykamy się każdego dnia.

Wszyscy wiemy z doświadczenia,

że sen oczyszcza umysł,

a przez brak snu

umysł robi się mulisty.

Chociaż wiemy o niebo więcej o śnie

niż w czasach Galena,

nadal nie rozumiemy, dlaczego sen,

ze wszystkich czynności,

ma tę niesamowitą zdolność
odświeżania umysłu.

Chciałbym dzisiaj opowiedzieć

o niedawnych badaniach,

które stawiają to pytanie w nowym świetle.

Odkryliśmy, że sen może być

elegancko zaprojektowanym rozwiązaniem

podstawowych potrzeb mózgu,

unikalnym sposobem, w jaki mózg

stawia czoła wysokiemu popytowi
i wąskim marginesom,

które odróżniają go od innych narządów.

Prawie całą obserwowaną biologię

można potraktować jako serię problemów

i odpowiednich rozwiązań.

Podstawowym problemem każdego organu

jest stałe zaopatrywanie
w składniki odżywcze

wszystkich komórek ciała.

Jest to szczególnie ważne w mózgu;

jego intensywna aktywność elektryczna

zużywa 25% zapotrzebowania całego ciała,

mimo tego, że mózg stanowi

zaledwie 2% masy ciała.

Układ krwionośny

rozwiązuje problem
zaopatrzenia w składniki odżywcze,

wysyłając je przez naczynia krwionośne

wraz z tlenem do każdego zakamarka ciała.

Można to zobaczyć na tym filmie.

To obraz naczyń krwionośnych

w mózgu żywej myszy.

Naczynia te tworzą skomplikowaną sieć,

która wypełnia całą objętość mózgu.

Zaczynają się na powierzchni mózgu

i ciągną aż do samej tkanki,

a przez rozgałęzienia dostarczają pokarm

i tlen do każdej komórki mózgowej.

Tak jak każda komórka

wymaga pokarmu do życia,

każda komórka produkuje też odpady,

zaś usunięcie tych odpadów

to drugi podstawowy problem,

jaki musi rozwiązać każdy narząd.

Ten diagram przedstawia układ limfatyczny,

który ewoluował, by rozwiązać ten problem.

To druga, równoległa sieć naczyń,

rozciągająca się po całym ciele.

Zbiera białka i inne odpady

z przestrzeni międzykomórkowej,

po czym kieruje je do krwi,

z której mogą zostać usunięte.

Gdy jednak przyjrzeć się temu schematowi,

widać, że coś nie ma sensu.

W zbliżeniu głowy tego człowieka widać,

że w mózgu nie ma naczyń limfatycznych.

Nie ma to sensu, prawda?

Mózg to niezwykle aktywny organ,

który produkuje olbrzymie ilości odpadów,

których trzeba się wydajnie pozbywać.

Mimo to nie ma naczyń limfatycznych,

czyli że sposób pozbywania się odpadów

stosowany przez resztę ciała

nie zadziała w mózgu.

Jak więc mózg rozwiązał problem

pozbywania się odpadów?

To z pozoru przyziemne pytanie

to miejsce, w którym
nasza grupa wkroczyła do akcji.

Odkryliśmy,

głęboko w mózgu,

między neuronami
i naczyniami krwionośnymi,

rozwiązanie problemu odpadów.

Było niespodziewane.

Było genialne,

a jednocześnie piękne.

Opowiem, co odkryliśmy.

Mózg jest wypełniony czystą,
bezbarwną cieczą,

zwaną płynem mózgowo-rdzeniowym.

Nazywamy go CSF.

CSF wypełnia przestrzenie wokół mózgu,

a odpady z wnętrza mózgu

dostają się do CSF,

który spływa wraz z nimi do krwi.

Brzmi to podobnie

do układu limfatycznego, prawda?

Co ciekawe, płyn i odpady

z wnętrza mózgu

nie przenikają do zbiorników z CSF

w sposób losowy.

Zamiast tego istnieje
specjalistyczna sieć kanalizacyjna,

która organizuje i ułatwia ten proces.

Możecie to zobaczyć na tych nagraniach.

Ponownie oglądamy obraz mózgu

żywej myszy.

Obraz po lewej pokazuje,

co dzieje się na powierzchni mózgu,

z kolei obraz po prawej pokazuje

co dzieje się pod powierzchnią mózgu,

wewnątrz samej tkanki.

Naczynia krwionośne
oznaczyliśmy kolorem czerwonym,

zaś CSF otaczający mózg

będzie miał kolor zielony.

Zaskoczyło nas,

że płyn znajdujący się na zewnątrz mózgu

nie zostawał na zewnątrz.

Zamiast tego CSF był pompowany

do mózgu i przez mózg,

na zewnątrz naczyń krwionośnych,

a gdy spływał w głąb mózgu

wzdłuż tych naczyń,

wspomagał proces oczyszczania,

usuwając odpady z przestrzeni

pomiędzy komórkami mózgowymi.

Gdy się nad tym zastanowić,

takie użytkowanie zewnętrznej
strony naczyń krwionośnych

to bardzo sprytne rozwiązanie,

ponieważ mózg jest zamknięty

w sztywnej czaszce

i jest całkowicie wypełniony komórkami.

Nie ma więc w nim miejsca

na dodatkowy system naczyń,
jak w układzie limfatycznym.

Jednak naczynia krwionośne

ciągną się od powierzchni mózgu

do każdej komórki,

co oznacza, że płyn płynący

wzdłuż tych naczyń

ma łatwy dostęp do całej objętości mózgu.

Jest to więc zmyślny sposób

na przekwalifikowanie
zestawu naczyń krwionośnych,

do przejęcia roli

zestawu naczyń limfatycznych,

żeby nie były już potrzebne.

Co niezwykłe, żaden inny narząd

nie ma takiego podejścia

do usuwania odpadów spomiędzy komórek.

To rozwiązanie
całkowicie unikalne dla mózgu.

Ale najbardziej zaskoczyło nas odkrycie,

że wszystko, o czym mówiłem,

ten przepływ płynu przez mózg,

dzieje się wyłącznie podczas snu.

Nagranie po lewej pokazuje

jak dużo CSF przepływa

przez mózg żywej myszy na jawie.

Prawie nic.

Jednak gdy to samo zwierzę zaśnie,

widać, że CSF zalewa cały mózg.

Odkryliśmy, że w momencie,

gdy mózg zapada w sen,

komórki się kurczą,

zostawiając puste przestrzenie,

pozwalające na przepływ płynu

i usunięcie odpadów.

W pewnym sensie Galen

mógł być na dobrym tropie,

gdy pisał o płynie płynącym przez mózg

w czasie snu.

Nasze badania, 2000 lat później,

sugerują, co naprawdę się dzieje.

Gdy mózg nie śpi

i intensywnie pracuje,

odkłada odpady między komórkami.

Potem, w czasie snu,

kiedy pracuje mniej,

przechodzi w tryb oczyszczania.

Z przestrzeni między komórkami

usuwa wtedy odpady,

które zebrały się przez cały dzień.

Działamy podobnie,

gdy przez cały tydzień
odkładamy domowe obowiązki

z braku czasu,

by wziąć się do sprzątania,

gdy przychodzi weekend.

Mówiłem o usuwaniu odpadów,

jednak nie określiłem,

jakiego rodzaju odpady

trzeba usunąć z mózgu podczas snu,

aby utrzymać go w dobrej kondycji.

Odpadem, na którym
skupiły się ostatnie badania

jest amyloid-beta,

białko produkowane
w mózgu przez cały czas.

Mój mózg właśnie tworzy amyloid-beta,

wasze mózgi również.

U pacjentów z Alzheimerem

osad amyloidu-beta tworzy agregaty

w przestrzeni między komórkami mózgu,

zamiast prawidłowo zostać usunięty.

To właśnie osad amyloidu-beta

uważa się za jeden z kluczowych etapów

rozwoju tej strasznej choroby.

Zmierzyliśmy, jak szybko amyloid-beta

jest usuwany z mózgu na jawie,

w porównaniu z mózgiem podczas snu.

Okazało się, że faktycznie,

usuwanie amyloidu-beta

jest o wiele szybsze podczas snu.

Jeżeli więc sen jest sposobem,

w jaki mózg rozwiązuje

problem usuwania odpadów,

nasze myślenie o związku

między snem, amyloidem-beta

oraz chorobą Alzheimera
może ulec zmianie.

Szereg niedawnych badań klinicznych

sugeruje, że wśród pacjentów,

u których nie doszło jeszcze
do rozwoju choroby Alzheimera,

pogorszenie jakości i długości snu

wiąże się z większą ilością

amyloidu-beta gromadzonego w mózgu.

Warto zwrócić uwagę,

że badania nie udowadniają,

że krótszy sen lub niższa jego jakość

powoduje chorobę Alzheimera.

Sugerują one tylko, że zaburzenia

w oczyszczaniu mózgu

i nagromadzenie odpadów
takich jak amyloid-beta

może przyczynić się do rozwoju

chorób w rodzaju Alzheimera.

Nowe badania mówią nam,

że ta jedna rzecz,

którą wszyscy wiedzą o śnie,

o której wiedział nawet Galen,

ten fakt, że sen
odświeża i oczyszcza umysł,

może mieć duży związek z tym,

czym właściwie jest sen.

Idziemy spać każdej nocy,

jednak nasz mózg nigdy nie odpoczywa.

Gdy ciało jest nieruchome,

a umysł wędruje gdzieś w snach,

zgrabna maszyneria mózgu

po kryjomu ciężko pracuje

nad czystością i sprawnością

tej niesamowicie złożonej maszyny.

Zupełnie jak domowe porządki.

To brudna i niewdzięczna robota,

ale bardzo ważna.

Jeśli przestaniecie sprzątać kuchnię

przez miesiąc,

dom bardzo szybko przestanie
nadawać się do życia.

W mózgu takie zaniedbanie

może mieć dużo większe konwekwencje

niż wstyd z powodu brudnego blatu.

Gdy chodzi o oczyszczanie mózgu,

stawką jest zdrowie
i prawidłowe funkcjonowanie

umysłu i ciała,

dlatego zrozumienie podstawowych funkcji,

utrzymujących porządek w mózgu,

może mieć krytyczne znaczenie

w zapobieganiu i leczeniu chorób umysłu.

Dziękuję.

(Brawa)