Wie tief wir schlafen, kann die Fähigkeit unseres Gehirns beeinträchtigen, Abfall und giftige Proteine ​​effizient abzuspülen.

Da der Schlaf mit zunehmendem Alter mit zunehmendem Alter zunehmend leichter und störender wird, verstärkt die Studie die Zusammenhänge zwischen Alterung, Schlafentzug und einem erhöhten Risiko für die Alzheimer-Krankheit.

"Der Schlaf ist entscheidend für die Funktion des Abfallsystems des Gehirns und diese Studie zeigt, dass je tiefer der Schlaf desto besser", sagt Maiken Nedergaard, Kodirektor des Centre for Translational Neuromedicine am University of Rochester Medical Center (URMC) und Hauptautor der Studie.

"Diese Erkenntnisse tragen auch dazu bei, dass immer klarer wird, dass Schlafqualität oder Schlafmangel den Beginn von Alzheimer und Demenz vorhersagen können."

Die Studie, die in der Zeitschrift erscheint Wissenschaft Fortschrittezeigt an, dass die langsame und stabile Hirn- und kardiopulmonale Aktivität, die mit tiefem Nicht-REM-Schlaf verbunden ist, optimal für die Funktion des glymphatischen Systems, des einzigartigen Prozesses zur Entfernung von Abfällen im Gehirn, ist. Die Befunde können auch erklären, warum bestimmte Anästhesiearten bei älteren Erwachsenen zu kognitiven Beeinträchtigungen führen können.

Abfall wegwaschen

Nedergaard und ihre Kollegen zuerst beschrieben das bisher unbekannte glymphatische System in 2012. Vor diesem Zeitpunkt haben die Wissenschaftler nicht vollständig verstanden, wie das Gehirn, das sein eigenes geschlossenes Ökosystem unterhält, Abfälle entfernt hat. Die Studie enthüllte ein Sanitärsystem, das Huckepack an Blutgefäßen hinsetzt und Liquor cerebralis (CSF) durch Gehirngewebe pumpt, um Abfälle wegzuwaschen. EIN nachfolgende Studie hat gezeigt, dass dieses System hauptsächlich im Schlaf funktioniert.

Da die Ansammlung von toxischen Proteinen wie Beta-Amyloid und Tau im Gehirn mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung steht, haben die Forscher spekuliert, dass eine Beeinträchtigung des glymphatischen Systems aufgrund von Schlafstörungen ein Treiber der Krankheit sein könnte. Dies ist mit klinischen Beobachtungen zu vergleichen, die einen Zusammenhang zwischen Schlafentzug und erhöhtem Risiko für Alzheimer zeigen.

In der aktuellen Studie führten die Forscher Experimente mit Mäusen durch, die mit sechs verschiedenen Anästhesieprogrammen betäubt wurden. Während die Tiere unter Narkose waren, verfolgten die Forscher die elektrische Aktivität des Gehirns, die kardiovaskuläre Aktivität und den Reinigungsfluss von Liquor durch das Gehirn.

Das Team beobachtete, dass eine Kombination aus den Medikamenten Ketamin und Xylazin (K / X) die langsame und stetige elektrische Aktivität im Gehirn und die langsame Herzfrequenz, die mit tiefem Nicht-REM-Schlaf verbunden sind, am nächsten kommt. Darüber hinaus schien die elektrische Aktivität in den Gehirnen von Mäusen, denen K / X verabreicht wurde, die Funktion des glymphatischen Systems optimal zu sein.

"Die synchronisierten Wellen der neuronalen Aktivität während des tiefen Schlafes in langsamen Wellen, insbesondere die Abfeuermuster, die sich von der Vorderseite des Gehirns nach hinten bewegen, stimmen mit dem überein, was wir über den Fluss von Liquor im glymphatischen System wissen", sagt Lauren Hablitz, Postdoc Mitarbeiter in Nedergaards Labor und Erstautor der Studie.

"Es scheint, dass die am Abfeuern von Neuronen beteiligten Chemikalien, nämlich Ionen, einen Osmoseprozess auslösen, der dabei hilft, die Flüssigkeit durch das Gehirngewebe zu ziehen."

Neue Fragen

Die Studie wirft einige wichtige klinische Fragen auf. Die Verbindung zwischen Schlaf, Alterung und Alzheimer-Krankheit wird dadurch weiter gestärkt. Die Forscher wissen, dass es mit zunehmendem Alter schwieriger wird, dauerhaft einen tiefen Nicht-REM-Schlaf zu erreichen, und diese Studie unterstreicht die Bedeutung des Tiefschlafes für die ordnungsgemäße Funktion des glymphatischen Systems.

Die Studie zeigt auch, dass die Verbesserung des Schlafes das glymphatische System beeinflussen kann, ein Befund, der auf potenzielle klinische Ansätze hinweisen kann, z. B. eine Schlaftherapie oder andere Methoden zur Steigerung der Schlafqualität für gefährdete Bevölkerungsgruppen.

Da einige der in der Studie verwendeten Verbindungen analog zu Anästhetika waren, die in klinischen Umgebungen eingesetzt werden, beleuchtet die Studie außerdem die kognitiven Schwierigkeiten, die ältere Patienten häufig nach einer Operation haben, und schlägt Wirkstoffklassen vor, die dieses Phänomen vermeiden helfen. Mäuse in der Studie, bei denen Forscher Anästhetika ausgesetzt waren, die keine langsame Hirnaktivität induzierten, sahen eine verringerte glymphatische Aktivität.

"Die kognitive Beeinträchtigung nach Anästhesie und Operation ist ein großes Problem", sagt Mitautor Tuomas Lilius vom Centre for Translational Neuromedicine der Universität Kopenhagen in Dänemark. "Ein erheblicher Prozentsatz älterer Patienten, die sich einer Operation unterziehen, erfährt eine postoperative Delirphase oder eine neue oder verschlechterte kognitive Beeinträchtigung bei der Entlassung."

Weitere Forscher der Universität Rochester und der Universität Kopenhagen trugen zur Studie bei. Das Nationale Institut für Neurologische Erkrankungen und Schlaganfall, das Nationale Institut für Altern, die Adelson Foundation, die Sigrid Juselius Foundation, die Novo Nordisk Foundation und die Lundbeck Foundation unterstützten die Forschung.

Quelle: Universität von Rochester

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