Kajian Tikus Mendedahkan Bagaimana Otak Membuang Sampah Semasa Tidur
Kajian tikus baru memberi makna baru kepada pepatah lama bahawa tidur malam yang baik membersihkan fikiran.
Penyelidik di Pusat Perubatan Universiti Rochester mendapati bahawa sistem yang baru-baru ini ditemui yang membuang sampah dari otak terutama aktif semasa tidur.
"Kajian ini menunjukkan bahawa otak mempunyai keadaan fungsional yang berbeza ketika tidur dan ketika terjaga," kata Maiken Nedergaard, MD, D.M.Sc., pengarah bersama Pusat Neuromedik Translasi Pusat Perubatan Universiti Rochester dan pengarang utama kajian ini.
"Sebenarnya, sifat pemulihan tidur nampaknya hasil dari pelepasan aktif produk sampingan aktiviti saraf yang terkumpul semasa terjaga."
Kajian itu, diterbitkan dalam jurnal Sains, mendedahkan bahawa kaedah penyingkiran sisa otak yang unik - dikenali sebagai sistem glymphatic - sangat aktif semasa tidur, membersihkan toksin yang bertanggungjawab untuk penyakit Alzheimer dan gangguan neurologi lain.
Para penyelidik juga mendapati bahawa semasa tidur sel-sel otak berkurang, memungkinkan sisa dikeluarkan dengan lebih berkesan.
Penemuan baru ini adalah hasil penemuan tahun lalu oleh Nedergaard dan rakan-rakannya mengenai sistem pembuangan sampah yang tidak diketahui sebelumnya yang unik untuk otak.
Sistem yang bertanggungjawab membuang sisa selular di seluruh badan, sistem limfa, tidak meluas ke otak, kata penyelidik. Ini kerana otak mengekalkan "ekosistem" tertutupnya sendiri dan dilindungi oleh sistem gerbang molekul yang kompleks - yang dikenali sebagai penghalang darah-otak - yang mengawal apa yang masuk dan keluar dari otak.
Dengan menggunakan teknologi pengimejan baru, iaitu mikroskopi dua foto, para saintis dapat melihat pada tikus - yang otaknya sangat mirip dengan manusia - yang sama dengan sistem saluran paip. Ia mengepam cecair serebrum (CSF) melalui tisu otak, membuang sisa ke dalam sistem peredaran darah di mana ia akhirnya menuju ke sistem peredaran darah umum dan, akhirnya, ke hati.
Pembuangan sisa buangan dari otak tepat pada masanya sangat mustahak, di mana pengumpulan protein toksik yang tidak terkawal seperti amiloid beta boleh menyebabkan penyakit Alzheimer, para penyelidik menjelaskan. Sebenarnya, hampir setiap penyakit neurodegeneratif dikaitkan dengan pengumpulan produk sisa sel, kata para penyelidik.
Salah satu petunjuk bahawa sistem glymphatic mungkin lebih aktif semasa tidur adalah hakikat bahawa jumlah tenaga yang dikonsumsi oleh otak tidak menurun secara dramatik semasa kita tidur, para penyelidik menjelaskan. Kerana mengepam CSF memerlukan banyak tenaga, para penyelidik berspekulasi bahawa proses pembersihan mungkin tidak sesuai dengan fungsi yang mesti dilakukan oleh otak ketika kita terjaga dan aktif memproses maklumat.
Melalui satu siri eksperimen pada tikus, para penyelidik memerhatikan bahawa sistem glymphatic hampir 10 kali lebih aktif semasa tidur - dan bahawa otak yang tidur membuang lebih banyak amiloid-beta.
"Otak hanya mempunyai tenaga yang terbatas dan nampaknya mesti memilih antara dua keadaan berfungsi yang berbeza - terjaga dan sedar atau tertidur dan membersihkan diri," kata Nedergaard.
"Anda boleh memikirkannya seperti mengadakan pesta rumah. Anda boleh menghiburkan tetamu atau membersihkan rumah, tetapi anda tidak boleh melakukan kedua-duanya pada masa yang sama. "
Penemuan lain yang mengejutkan para penyelidik adalah bahawa sel-sel di otak "menyusut" sebanyak 60 persen semasa tidur. Pengecutan ini menghasilkan lebih banyak ruang antara sel dan membolehkan CSF mencuci lebih bebas melalui tisu otak, kata mereka.
Para penyelidik mengatakan bahawa mereka juga memerhatikan bahawa hormon yang disebut noradrenalin kurang aktif dalam tidur. Neurotransmitter ini diketahui dilepaskan dalam keadaan pecah ketika otak perlu waspada, biasanya sebagai tindak balas kepada ketakutan atau rangsangan luaran yang lain.
Para penyelidik berspekulasi bahawa noradrenalin dapat berfungsi sebagai "master regulator" yang mengawal pengecutan dan pengembangan sel-sel otak semasa kitaran tidur.
"Penemuan ini mempunyai implikasi yang signifikan untuk merawat penyakit 'otak kotor' seperti Alzheimer," kata Nedergaard.
"Memahami dengan tepat bagaimana dan kapan otak mengaktifkan sistem glymphatic dan membersihkan sampah adalah langkah pertama yang penting dalam usaha berpotensi memodulasi sistem ini dan membuatnya berfungsi dengan lebih efisien."
Sumber: Pusat Perubatan Universiti Rochester
