Ännu ett skäl att sova ordentligt i natt

Hjärnan använder en fjärdedel av kroppens energiförråd, men utgör bara två procent av kroppsvikten. Hur tar detta unika organ emot näringsämnen, och kanske ännu viktigare, hur gör det sig av med avfallsprodukter? Ny forskning pekar på att det har med sömnen att göra.

Sömn.

Det är något som vi ägnar
ungefär en tredjedel av våra liv åt,

men förstår någon av oss
vad det egentligen handlar om?

För tvåtusen år sedan föreslog Galen,

en av de mest framstående
medicinska forskarna

under antiken,

att när vi var vakna

flödade hjärnans handlingskraft,

dess bränsle,

ut till andra delar av kroppen,

och vitaliserade dem,
men lämnade hjärnan uttorkad,

och han trodde att när vi sover,

kommer fukten som fyllde resten av kroppen

att rusa tillbaka

och återfukta hjärnan

och friska upp sinnet.

Det låter fullständigt löjligt för oss nu,

men Galen försökte bara förklara

någon om sömn

som vi utsätts för varje dag.

Vi vet alla av egen erfarenhet

att när man sover rensar det sinnet,

och när man inte sover,

gör det sinnet grumligt.

Och även om vi vet mycket mer om sömn nu

än när Galen levde,

har vi fortfarande inte förstått
varför det är så att sömn,

av alla våra aktiviteter, har en sådan

uppbyggande effekt på vårt sinne.

Så idag tänkte jag berätta
om några nya forskningsresultat

som kan kasta nytt ljus
över den här frågan.

Vi har upptäckt att sömn kanske kan vara

en slags elegant designlösning

för några av hjärnans
mest grundläggande behov,

ett unikt sätt som hjärnan

möter de höga krav och små marginaler

som gör att den skiljer sig
från alla andra organ i kroppen.

Nästan all biologi vi studerar

kan beskrivas som en serie problem

och deras respektive lösning,

och det första problemet
som varje organ måste lösa

är hur den ska få
ett tillräckligt tillflöde av näring

till alla celler i kroppen.

I hjärnan är detta speciellt kritiskt;

dess intensiva elektriska aktivitet

använder en fjärdedel
av kroppens totala energiförråd,

även om hjärnan bara utgör

ungefär två procent av kroppsvikten.

Blodomloppet löser problemet
med näringstillförseln

genom att skapa blodkärl
som ger näringsämnen

och syre till alla delar av vår kropp.

Man kan faktiskt se det i den här filmen.

Här visar vi blodkärl

i hjärnan hos en levande mus.

Blodkärlen bildar ett komplext nätverk

som fyller hela hjärnans volym.

De börjar på hjärnans yta

och dyker ner i själva vävnaden,

och där de sprider ut sig tillhandahåller
de näringsämnen och syre

till varje cell i hjärnan.

På samma sätt som varje cell behöver

näringsämnen som drivmedel,

producerar också varje cell avfall
som en biprodukt,

och bortförandet av det avfallet

är det andra grundproblemet

som varje organ måste lösa.

Det här diagrammet
visar kroppens lymfsystem,

som har utvecklats
för att ta hand om det här behovet.

Det är ett andra,
parallellt nätverk av kärl

som breder ut sig i hela kroppen.

Det tar upp proteiner och annat avfall

från mellanrummen mellan cellerna,

samlar ihop dem
och lämnar av dem i blodet

så att vi kan göra oss av med dem.

Men om du tittar noga
på den här bilden

ser du något

som är väldigt konstigt.

Om vi zoomar in på den här killens huvud

är en av sakerna man ser

att det inte finns
några lymfkärl i hjärnan.

Men det verkar inte vettigt, eller hur?

Jag menar, hjärnan är ju
ett högaktivt organ

som producerar avfall i motsvarande mängd

som måste forslas bort
på ett effektivt sätt.

Och ändå saknar det lymfkärl,
vilket betyder att den metod

som resten av kroppen använder

för att göra sig av med sitt avfall

inte fungerar i hjärnan.

Hur löser då hjärnan

sitt avfallsproblem?

Det var den till synes banala frågan

som gjorde att vår grupp
gav sig in i den här historien,

och vad vi upptäckte

när vi gjorde en djupdykning in i hjärnan,

därnere bland neuronerna och blodkärlen,

var att hjärnans lösning

på problemet med avfallstransport

verkligen var oväntat.

Det var uppfinningsrikt,

men det var också vackert.

Jag ska berätta vad vi såg.

Hjärnan har en stor ansamling

av en ren, klar vätska
som kallas ryggmärgsvätska.

Vi kallar den CSV.

CSV:n fyller ut utrymmet runt hjärnan,

och avfall inifrån hjärnan

tar sig ut till CSV:n,

som tillsammans med avfallet
hamnar ute i blodet.

På det viset låter det rätt likt
det lymfatiska systemet, eller hur?

Men det som är intressant
är att vätskan och avfallet

som kommer inifrån hjärnan

inte bara sipprar helt slumpmässigt

ut till ansamlingarna av CSV.

Istället finns det
ett specialiserat rörsystem

som organiserar och underlättar processen.

Ni kan se det i de här filmerna.

Återigen ser vi en avbildad hjärna

från levande möss.

Rutan till vänster visar

vad som händer på hjärnans yta,

och rutan till höger visar

vad som händer under ytan i hjärnan,

inuti själva vävnaden.

Vi har märkt ut blodkärlen i rött,

och den CSV som omger hjärnan

är grön.

Det som förvånade oss

var att vätskan på utsidan av hjärnan

inte stannade på utsidan.

Istället pumpades CSV:n tillbaka

in i och genom hjärnan

längs med utsidan av blodkärlen,

och när den sköljde ner i hjärnan

på utsidan av de här kärlen

hjälpte den faktiskt till att städa undan,

att rensa bort avfallet från utrymmet

mellan hjärncellerna.

Om man tänker på det

är det en väldigt klurig designlösning

att använda utsidan av blodkärlen så här,

för hjärnan är innesluten

i en hård skalle

och den är fullpackad av celler,

så det finns ingen extra plats inuti den

för en andra uppsättning kärl
som lymfsystemet.

Men blodkärlen

sträcker sig från ytan av hjärnan

ner till var och en av hjärnans celler,

vilket betyder att vätska

som färdas längs med utsidan av dessa kärl

lätt kan komma åt hela hjärnan,

så det är verkligen ett smart sätt

att hitta en ny funktion
för en uppsättning kärl, blodkärlen,

och få dem att ta över
och ersätta den funktion

som en andra uppsättning kärl,
lymfkärlen, har

och göra så att vi inte behöver dem.

Och det som är otroligt
är att inget annat organ

tar till sådana här metoder

för att transportera bort avfall
från utrymmet mellan cellerna.

Det är en lösning som är unik för hjärnan.

Men vår mest överraskande upptäckt

var att allt det här,

allt som jag precis berättat om,

all den här vätskan
som sköljer genom hjärnan,

bara händer i den sovande hjärnan.

Titta här, videon till vänster

visar hur mycket av CSV:n rör sig

genom hjärnan på en levande mus
medan den är vaken.

Nästan ingenting.

Men ändå ser man att i samma djur,

om vi väntar bara en liten stund
tills den har somnat,

att CSV:n

forsar genom hjärnan,

och vi upptäckte att samtidigt

som hjärnan somnar

verkar själva hjärncellerna krympa,

vilket öppnar utrymmen mellan dem,

och låter vätska rusa igenom

som kan rensa ut avfallet.

Så det verkar som om Galen
kanske ändå var på rätt spår

när han skrev om vätskan

som flödade genom hjärnan

under sömnen.

Vår egen forskning, nu 2 000 år senare,

pekar på att det som händer är att

när hjärnan är vaken

och arbetar som mest,

skjuter den upp till senare
att göra sig av med avfall

från utrymmet mellan hjärncellerna,

och sedan när den somnar

och inte behöver vara lika upptagen

slår den om till en slags reningsfas

för att rensa bort avfallet

från utrymmet mellan hjärncellerna,

det avfall som samlats under dagen.

Det är lite grann som när du eller jag

skjuter upp hushållssysslorna
under arbetsveckan

när vi inte har tid att göra dem,

och sedan får vi ta tag
i städningen och tvätten

när helgen kommer.

Jag har just pratat mycket
om avfallshantering,

men jag har inte varit så tydlig med
vilket typ av avfall

som hjärnan måste göra sig av med

under sömnen

för att den ska hålla sig frisk.

Avfallsprodukten som de senaste studierna
fokuserat mest på är beta-amyloid,

som är ett protein
som skapas i hjärnan hela tiden.

Min hjärnan gör beta-amyloid just nu,

och det gör din också.

Men hos patienter med Alzheimers sjukdom

byggs beta-amyloiden på och lagras

i utrymmet mellan hjärncellerna

istället för att rensas bort
som det borde göra,

och det är denna lagrade beta-amyloid

som man tror är en av grundorsakerna

till att man utvecklar
av den fruktansvärda sjukdomen.

Så vi mätte hur snabbt
beta-amyloid rensas bort

från hjärnan när den är vaken

jämför med när den sover,

och vi såg att bortforslandet

av beta-amyloid

går mycket snabbare i den sovande hjärnan.

Så om sömn

är en del av hjärnans lösning

för att transportera bort avfall

kan det innebära dramatiska förändringar

i hur vi borde tänka kring sambandet

mellan sömn, beta-amyloid
och Alzheimers sjukdom.

En serie kliniska studier
som gjordes nyligen

visar att bland patienter

som inte än har fått Alzheimers sjukdom

kopplas försämrad sömnkvalitet
och förkortad sovtid ihop med

en större mängd beta-amyloid

som byggs upp i hjärnan,

och även om det är viktigt att påpeka

att de här studierna inte bevisar

att för lite sömn eller bristfällig sömn

kan orsaka Alzheimers sjukdom,

antyder de att ifall hjärnan

inte lyckas hålla rent hemma

genom att städa undan avfall
som beta-amyloid

kan det bidra till utvecklingen

av tillstånd som Alzheimers.

Så vad den här nya forskningen säger oss

är att den enda sak

som ni alla redan visste om sömn,

som till och med Galen visste om sömn,

att den friskar upp och rensar sinnet,

mycket väl kan vara en stor del

av vad sömn handlar om.

Ni och jag, vi somnar

varje kväll,

men våra hjärnor vilar aldrig.

Medan våra kroppar ligger stilla

och våra sinnen är borta i drömlandet,

är det eleganta maskineriet i hjärnan

i tysthet upptagen med hårt arbete,

och städar och underhåller

denna ofattbara komplexa maskin.

Liksom vårt hushållsarbete
är det ett smutsigt och otacksamt jobb,

men det är också viktigt.

Om du slutar städa köket
hemma hos dig själv

i en månad

blir ditt hem ganska snabbt

omöjligt att bo i.

Men i hjärnan blir konsekvenserna

av att hamna efter mycket större

än skammen över smutsiga köksbänkar,

för när det kommer till att städa hjärnan

är det hälsan och funktionen

hos sinnet och kroppen som står på spel,

vilket är varför vi behöver förstå

hjärnans grundläggande städfunktioner idag

för att kunna förebygga och behandla

sinnets sjukdomar imorgon.

Tack.

(Applåder)