Tế bào thần kinh giúp loại bỏ chất thải ra khỏi não trong khi ngủ

Có một nghịch lý trong giấc ngủ. Sự yên tĩnh rõ ràng của nó gắn liền với hoạt động nhộn nhịp của não. Đêm vẫn tĩnh lặng nhưng bộ não vẫn chưa ngủ yên. Trong khi ngủ, các tế bào não tạo ra các xung điện tích tụ thành sóng nhịp nhàng - một dấu hiệu cho thấy chức năng tế bào não được nâng cao.

Sóng não chậm có liên quan đến giấc ngủ ngon, sảng khoái. Và giờ đây, các nhà khoa học tại Trường Y thuộc Đại học Washington ở St. Louis đã phát hiện ra rằng sóng não giúp loại bỏ chất thải ra khỏi não trong khi ngủ. Các tế bào thần kinh riêng lẻ phối hợp để tạo ra các sóng nhịp nhàng đẩy chất lỏng qua mô não dày đặc, rửa sạch mô trong quá trình này.

Tác giả đầu tiên Li-Feng Jiang-Xie, Tiến sĩ, cộng tác viên nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Bệnh học & Miễn dịch học, giải thích: "Những tế bào thần kinh này là những chiếc máy bơm thu nhỏ. Hoạt động thần kinh đồng bộ tạo ra dòng chất lỏng và loại bỏ các mảnh vụn khỏi não". "Nếu chúng ta có thể phát triển quá trình này, thì có khả năng trì hoãn hoặc thậm chí ngăn ngừa các bệnh về thần kinh, bao gồm bệnh Alzheimer và bệnh Parkinson, trong đó chất thải dư thừa - chẳng hạn như chất thải trao đổi chất và protein rác - tích tụ trong não và dẫn đến thoái hóa thần kinh. ."

Những phát hiện này được công bố ngày 28 tháng 2 trên tạp chí Nature .

Các tế bào não điều phối suy nghĩ, cảm xúc và chuyển động của cơ thể, đồng thời hình thành mạng lưới năng động cần thiết cho việc hình thành trí nhớ và giải quyết vấn đề. Nhưng để thực hiện những nhiệm vụ đòi hỏi năng lượng như vậy, tế bào não cần có nhiên liệu. Việc tiêu thụ chất dinh dưỡng từ chế độ ăn uống của họ tạo ra chất thải trao đổi chất trong quá trình này.

Jonathan Kipnis, Tiến sĩ, Giáo sư Bệnh học & Miễn dịch học xuất sắc của Alan A. và Edith L. Wolff, đồng thời là Điều tra viên của BJC, cho biết: “Điều quan trọng là não phải loại bỏ chất thải trao đổi chất có thể tích tụ và góp phần gây ra các bệnh thoái hóa thần kinh”. Kipnis là tác giả cao cấp của bài báo. "Chúng tôi biết rằng giấc ngủ là thời điểm não bắt đầu quá trình làm sạch để loại bỏ chất thải và độc tố tích tụ trong lúc thức. Nhưng chúng tôi không biết điều đó xảy ra như thế nào. Những phát hiện này có thể chỉ cho chúng tôi các chiến lược và liệu pháp tiềm năng để điều trị bệnh." đẩy nhanh việc loại bỏ chất thải nguy hại và loại bỏ trước khi nó gây ra hậu quả thảm khốc."

Nhưng làm sạch bộ não dày đặc không phải là một nhiệm vụ đơn giản. Dịch não tủy bao quanh não đi vào và len lỏi qua các mạng lưới tế bào phức tạp, thu thập chất thải độc hại khi nó di chuyển. Khi ra khỏi não, chất lỏng bị ô nhiễm phải đi qua hàng rào trước khi tràn vào các mạch bạch huyết trong màng cứng - lớp mô bên ngoài bao bọc não bên dưới hộp sọ. Nhưng điều gì tạo nên sự chuyển động của chất lỏng vào, xuyên qua và ra khỏi não?

Jiang-Xie giải thích khi nghiên cứu não của những con chuột đang ngủ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng tế bào thần kinh thúc đẩy nỗ lực làm sạch bằng cách bắn ra các tín hiệu điện theo kiểu phối hợp để tạo ra các sóng nhịp nhàng trong não. Họ xác định rằng những sóng như vậy thúc đẩy chuyển động của chất lỏng.

Nhóm nghiên cứu đã làm im lặng các vùng não cụ thể để tế bào thần kinh ở những vùng đó không tạo ra các sóng nhịp nhàng. Nếu không có những sóng này, dịch não tủy tươi không thể chảy qua các vùng não im lặng và chất thải bị mắc kẹt không thể rời khỏi mô não.

Kipnis nói: “Một trong những lý do khiến chúng ta ngủ là để làm sạch não. "Và nếu chúng ta có thể tăng cường quá trình thanh lọc này, có lẽ chúng ta có thể ngủ ít hơn mà vẫn khỏe mạnh. Không phải ai cũng được hưởng lợi từ việc ngủ 8 tiếng mỗi đêm và mất ngủ có ảnh hưởng đến sức khỏe. Các nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng chuột làm như vậy." về mặt di truyền là ngủ ít hơn có bộ não khỏe mạnh. Có thể là do họ làm sạch chất thải từ não hiệu quả hơn? Liệu chúng ta có thể giúp những người mắc chứng mất ngủ bằng cách tăng cường khả năng làm sạch não của họ để họ có thể ngủ ít hơn không?"

Các dạng sóng não thay đổi trong suốt chu kỳ giấc ngủ. Đáng chú ý, sóng não cao hơn với biên độ lớn hơn sẽ di chuyển chất lỏng với lực lớn hơn. Các nhà nghiên cứu hiện đang quan tâm đến việc tìm hiểu lý do tại sao tế bào thần kinh bắn ra các sóng với nhịp điệu khác nhau trong khi ngủ và vùng não nào dễ bị tích tụ chất thải nhất.

Nhà sinh học thần kinh Jiang-Xie giải thích: “Chúng tôi nghĩ rằng quá trình làm sạch não cũng tương tự như rửa bát”. "Ví dụ, bạn bắt đầu với một chuyển động lau lớn, chậm, nhịp nhàng để làm sạch chất thải hòa tan vương vãi khắp đĩa. Sau đó, bạn giảm phạm vi chuyển động và tăng tốc độ của những chuyển động này để loại bỏ chất thải thực phẩm đặc biệt dính trên đĩa. Bất chấp biên độ và nhịp điệu chuyển động của tay bạn khác nhau, mục tiêu bao trùm vẫn nhất quán: loại bỏ các loại chất thải khác nhau khỏi bát đĩa. Có thể não sẽ điều chỉnh phương pháp làm sạch tùy thuộc vào loại và lượng chất thải."

Nguồn Trường Y thuộc Đại học Washington