De Maria Konnikova

noapte

SOMNUL pare o pierdere de timp perfect fină. De ce ar evolua corpurile noastre pentru a petrece aproape o treime din viața noastră complet din ea, când am putea face ceva util sau interesant? Ceva care, ca bonus suplimentar, ar fi mai puțin probabil să ne facă să fim uciși înapoi atunci când dormeam pe savană?

„Somnul este un lucru atât de periculos de făcut atunci când ești în sălbăticie”, mi-a spus Maiken Nedergaard, biolog danez care conduce cercetări privind funcția de somn la școala de medicină a Universității din Rochester. „Trebuie să aibă o funcție evolutivă de bază. Altfel ar fi fost eliminat. ”

Știm de ceva timp că somnul este esențial pentru formarea și consolidarea amintirilor și că joacă un rol central în formarea de noi conexiuni neuronale și tăierea celor vechi. Dar acest lucru pare greu de ajuns pentru a risca moartea-cu-leopard-în-noapte. „Dacă somnul ar fi doar să îți amintești ce ai făcut ieri, nu ar fi suficient de important”. Explică Nedergaard.

Într-o serie de noi studii, publicate în această toamnă în revista Science, laboratorul Nedergaard ar putea în cele din urmă să lumineze exact ceea ce ar fi suficient de important. Se pare că somnul poate juca un rol crucial în întreținerea fiziologică a creierului nostru. Pe măsură ce corpul tău doarme, creierul tău joacă destul de activ rolul de îngrijitor mental: elimină toate junk-urile acumulate ca urmare a gândirii tale zilnice.

Amintiți-vă ce se întâmplă cu corpul dumneavoastră în timpul exercițiului. Începi plin de energie, dar în curând respirația ta devine neuniformă, mușchii tăi se obosesc și rezistența îți parcurge cursul. Ceea ce se întâmplă intern este că corpul tău nu este capabil să livreze oxigen suficient de repede fiecărui mușchi care are nevoie de el și, în schimb, creează energia necesară anaerob. Și în timp ce acest proces vă permite să continuați, un efect secundar este acumularea de produse secundare toxice în celulele musculare. Aceste produse secundare sunt eliminate de sistemul limfatic al corpului, permițându-vă să reluați funcționarea normală fără a afecta permanent.

Sistemul limfatic servește drept custodele organismului: ori de câte ori se formează deșeuri, acestea le curăță. Cu toate acestea, creierul nu este la îndemâna sa - în ciuda faptului că creierul tău consumă aproximativ 20% din energia corpului tău. Cum se elimină, așadar, deșeurile sale - cum ar fi beta-amiloidul, o proteină asociată cu boala Alzheimer? Ce se întâmplă cu toate ambalajele și resturile care aruncă camera după orice antrenament mental?

„Gândiți-vă la un rezervor de pește”, spune Dr. Nedergaard. „Dacă aveți un rezervor și nu aveți filtru, peștele va muri în cele din urmă. Deci, cum scapă celulele creierului de deșeurile lor? Unde este filtrul lor? ”

PÂNĂ cu câțiva ani în urmă, modelul predominant se baza pe reciclare: creierul a scăpat de propriile deșeuri, nu numai beta-amiloid, ci și alți metaboliți, prin descompunerea lor și reciclarea lor la nivel de celulă individuală. Când acest proces a eșuat în cele din urmă, acumularea ar avea ca rezultat declinul cognitiv legat de vârstă și boli precum Alzheimer. Acest lucru „nu avea sens” pentru Dr. Nedergaard, care spune că „creierul este prea ocupat pentru a recicla” toată energia sa. În schimb, ea a propus un echivalent cerebral al sistemului limfatic, o rețea de canale care elimină toxinele cu lichid cefalorahidian apos. Ea l-a numit sistemul glimfatic, un semn al dependenței sale de celulele gliale (celulele de susținere din creier care lucrează în mare măsură pentru menținerea homeostaziei și protejarea neuronilor) și funcția sa ca un fel de sistem limfatic paralel.

Abia a fost prima care s-a gândit în acești termeni. „Fusese propusă cu aproximativ o sută de ani în urmă, dar nu aveau instrumentele necesare pentru a o studia corect”, spune ea. Acum, însă, cu microscopuri avansate și tehnici de vopsire, echipa ei a descoperit că spațiul interstițial al creierului - zona plină de lichid dintre celulele tisulare care ocupă aproximativ 20 la sută din volumul total al creierului - a fost dedicată în principal eliminării fizice a celulelor zilnic. deşeuri.

Când membrii Dr. Echipa lui Nedergaard a injectat mici trasoare fluorescente în lichidul cefalorahidian al șoarecilor anesteziați, au descoperit că trasorii au intrat rapid în creier - și, în cele din urmă, au ieșit din el - pe căi specifice, previzibile.

Următorul pas a fost să vedem cum și când, exact, sistemul glimfatic și-a făcut treaba. „Am crezut că acest proces de curățare va necesita o energie extraordinară”, a spus dr. Spune Nedergaard. „Și așa am întrebat, poate că asta este ceva ce facem atunci când dormim, când creierul nu procesează cu adevărat informațiile”.

Într-o serie de noi studii efectuate pe șoareci, echipa ei a descoperit exact că: atunci când creierul șoarecelui doarme sau este anesteziat, este ocupat să curețe deșeurile acumulate în timp ce era treaz.

În creierul unui șoarece, spațiul interstițial ocupă mai puțin spațiu decât în ​​al nostru, aproximativ 14% din volumul total. Dr. Nedergaard a constatat că atunci când șoarecii dormeau, se umfla la peste 20%. Ca rezultat, lichidul cefalorahidian nu numai că ar putea curge mai liber, dar ar putea ajunge și mai departe în creier. Într-un creier treaz, acesta ar curge doar de-a lungul suprafeței creierului. Într-adevăr, fluxul treaz a reprezentat o măsură de 5% din fluxul de somn. În creierul adormit, deșeurile erau curățate de două ori mai repede. „Nu am văzut aproape niciun flux de lichid cefalorahidian în creier când șoarecii erau treji, dar atunci când i-am anesteziat, a început să curgă. Este o diferență atât de mare încât m-am tot temut că ceva nu era în regulă ”, spune Dr. Nedergaard.

Lucrări similare la oameni sunt încă în viitor. Dr. Nedergaard așteaptă în prezent aprobarea consiliului de administrație pentru a începe studiul echivalent pe creierele adulte în colaborare cu anestezistul Helene Benveniste de la Universitatea Stony Brook.

Până în prezent, sistemul glifatic a fost identificat ca menajer neuronal la babuini, câini și capre. „Dacă e ceva”, Dr. Nedergaard spune că „este mai necesar într-un creier mai mare”.

Societatea MODERNĂ este din ce în ce mai slab echipată pentru a oferi creierului nostru timpul necesar de curățare. Cifrele sunt puternice. Aproximativ 80% dintre adulții care lucrează suferă într-o oarecare măsură de lipsa de somn. Potrivit Fundației Naționale pentru Somn, adulții ar trebui să doarmă șapte până la nouă ore. În medie, dormim cu una până la două ore mai puțin pe noapte decât cu 50 până la 100 de ani în urmă și cu 38 de minute mai puțin în timpul nopții decât în ​​urmă cu 10 ani. Între 50 și 70 de milioane de oameni din Statele Unite suferă de o formă de tulburare cronică a somnului. Când somnul nostru este deranjat, indiferent de cauză, sistemul nostru de curățare se defectează. La Centrul pentru Somn și Neurobiologie Circadiană al Universității din Pennsylvania, Sigrid Weasey s-a concentrat asupra modului exact în care nopțile neliniștite perturbă metabolismul normal al creierului. Ce se întâmplă cu funcția noastră cognitivă atunci când gunoiul se adună?

La final, rezultatul ar putea fi accelerarea bolilor neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer și Parkinson. Deși nu știm dacă pierderea somnului provoacă boala sau dacă boala însăși duce la pierderea somnului - ceea ce Dr. Veasey numește o problemă „clasică cu ouă și pui” - știm că cele două sunt strâns legate. Împreună cu tulburările de somn care caracterizează bolile neurodegenerative, există o acumulare a tipurilor de proteine ​​pe care sistemul glifatic le elimină în mod normal în timpul somnului regulat, cum ar fi beta-amiloidele și tau, ambele asociate cu Alzheimer și alte tipuri de demență.

„Pentru mine”, spune Dr. Veasey, „aceasta este cea mai convingătoare parte a cercetării Nedergaard. Această eliminare pentru acestea este redusă dramatic din starea de veghe prelungită ”. Dacă nu dormim bine, este posibil să permitem ca lucrurile care cauzează degenerescența neuronală să se acumuleze necontrolat.

Chiar și la sfârșitul relativ mai benign - săptămâna all-nighter sau extra-stresantă când prindeai doar câteva ore pe noapte - privarea de somn, așa cum știe toată lumea care a experimentat-o, ne împiedică capacitatea de concentrare, de a acorda atenție mediul înconjurător și să analizeze informațiile în mod creativ. „Când suntem lipsiți de somn, nu putem integra sau pune cap la cap fapte”, așa cum spune Dr. Veasey spune.

Dar există o diferență între tipul de pierderi de somn trecătoare pe care îl experimentăm uneori și lipsa cronică care provine din munca în schimburi, insomnie și altele asemenea. Într-un set de studii, care urmează să fie publicat în curând în The Journal of Neuroscience, laboratorul Weasey a constatat că, deși creierul nostru se poate reface destul de ușor după pierderea somnului pe termen scurt, starea de veghe cronică prelungită și întreruperea somnului stresează metabolismul creierului. Rezultatul este degenerarea neuronilor cheie implicați în vigilență și funcția corticală adecvată și o acumulare de proteine ​​asociate cu îmbătrânirea și degenerarea neuronală.

Este ca diferența dintre o furtună de zăpadă care întrerupe o singură zi de preluare a gunoiului și o grevă prelungită. Nu mai este la fel de ușor de rezolvat și, chiar și atunci când greva s-a încheiat, este posibil să existe câteva resturi rătăcite plutind în jur de ceva timp. „Recuperarea după pierderea somnului este mai lentă decât am fi crezut”, a spus dr. Note Veasey. „Obișnuiam să credem că, după un somn de recuperare, ar trebui să fii bine. Dar această lucrare arată că nu ești. ”

Dacă puneți propriile cercetări împreună cu descoperirile din laboratorul Nedergaard, Dr. Veasey spune că „arată foarte clar că există creștere a clearance-ului în creierul treaz. Începem cu adevărat să ne dăm seama că, atunci când omitem somnul, putem face daune ireparabile creierului, îmbătrânindu-l prematur sau configurându-l pentru o vulnerabilitate sporită la alte insulte ".

Într-o societate care nu este lipsită de somn cronic, ci și îmbătrânește rapid, aceasta este o veste proastă. „Este puțin probabil ca un somn sărac în copilărie să provoace de fapt Alzheimer sau Parkinson”, spune Dr. Veasey, „dar este mai probabil să schimbați una dintre aceste boli cu un deceniu aproximativ. Acest lucru are profunde implicații economice și de sănătate. ”

Este un ciclu pernicios. Lucrăm ore mai lungi, devenim mai stresați, dormim mai puțin, ne afectăm capacitatea creierului de a curăța după toată munca grea și devenim și mai puțin capabili să dormim profund. Și dacă ajungem la un somnifer care să ne ajute? În timp ce se lucrează la efectele ajutoarelor de dormit asupra sistemului glifatic rămâne de făcut, cercetătorii cu care am vorbit sunt de acord că nu există dovezi că somnul ajutat este la fel de eficient ca și somnul natural.

Există totuși un motiv pentru a spera. Dacă funcția principală a somnului este de a scoate gunoiul nostru neuronal, această perspectivă ar putea permite în cele din urmă o nouă înțelegere a bolilor neurodegenerative și a declinului cognitiv regulat legat de vârstă. Dezvoltând un test de diagnosticare pentru a măsura cât de bine funcționează sistemul glimfatic, ne-am putea apropia cu un pas de a prezice riscul cuiva de a dezvolta afecțiuni precum Alzheimer sau alte forme de demență: cu cât fluidele curăță mai rapid punțile, cu atât este mai eficient metabolismul creierului funcționare.

„Un astfel de test ar putea fi utilizat și în camera de urgență după un traumatism cerebral traumatic.” Nedergaard spune, "pentru a vedea cine este expus riscului de a dezvolta scăderea funcției cognitive."

De asemenea, ne putem concentra pe dezvoltarea unor intervenții mai timpurii și mai eficiente pentru a preveni declinul cognitiv. O abordare ar fi aceea de a permite persoanelor care suferă de pierderea somnului să doarmă mai profund - dar cum? Dr. Șoarecii Nedergaard au reușit să curățe deșeurile creierului aproape la fel de eficient sub anestezie ca în condiții normale de somn. „Este cu adevărat fascinant”, spune Dr. Veasey. Deși mijloacele de somn actuale s-ar putea să nu facă chiar trucul, iar anestezicele sunt prea periculoase pentru utilizarea zilnică, rezultatele sugerează că pot exista modalități mai bune de a îmbunătăți somnul farmacologic.

Acum, că avem o mai bună înțelegere a motivului pentru care somnul este atât de important, o nouă generație de producători de medicamente poate lucra pentru a crea cel mai bun mediu posibil pentru ca colectarea coșului de gunoi să apară în primul rând - pentru a ne asigura că metabolismul somnului creierului nostru este la fel de eficient cum se poate.

O a doua abordare ar lua abordarea opusă, încercând să imite acțiunile de somn care promovează curățarea în creierul treaz, ceea ce ar putea face ca o noapte plină de somn sunet să fie mai puțin necesară. Până în prezent, procesul metabolic al creierului nu a fost vizat ca atare de industria farmaceutică. Pur și simplu nu existau suficiente dovezi ale importanței sale. Cu toate acestea, ca răspuns la evoluția datelor, viitoarele intervenții medicamentoase s-ar putea concentra direct pe sistemul glimfatic, pentru a promova puterea sporită de curățare a creierului adormit într-un creier complet treaz. Într-o zi, oamenii de știință ar putea fi capabili să imite cu succes extinderea spațiului interstițial care face lucrările de îngrijire mentală, astfel încât să putem realiza o colectare a gunoiului creierului non-stop, eficient non-stop.

Dacă va veni acea zi, ei ar fi în drumul lor spre a descoperi acel drog miracol din toate timpurile: unul care, în Dr. Cuvintele glumitoare ale lui Veasey „ar putea însemna că nu trebuie să dormim niciodată”.