Hva skjer med hjernen din mens du sover? En ny video inneholder svaret: En saftig blanding av blod og cerebrospinalvæske slosh gjennom din smushy noggin i en rytmisk pulserende dans.
Bevegelsen vises nærmest tidevann i en video utgitt 31. oktober sammen med en artikkel i tidsskriftet Science. Selv om forskere visste at hjerneaktivitet tar et rytmisk mønster under søvn, markerer denne videoen og studien første gang noen har observert en tilsvarende rytmisk strøm av cerebrospinalvæske.
"Vi har visst en stund at det er disse elektriske bølgene av aktivitet i nevronene," sa medforfatter Laura Lewis, professor i biomedisinsk teknikk ved Boston University, i en uttalelse. "Men før nå innså vi ikke at det faktisk er bølger i CSF også."
Cerebrospinalvæske er en klar væske som omgir og demper hjernen og ryggmargen. Det sirkulerer i hjernehinnene, eller huset, som omgir hjernen. Forskning har antydet at en av jobbene med cerebrospinalvæske er å rense hjernen for giftige proteiner under søvn. Den nye videoen kan vise at CSF gjør nettopp det.
Lewis og hennes kolleger tok bilder av sovehjernen ved å ha 13 forskningsdeltakere, alle i 20- og 30-årene, sovnet i en MRI-maskin. Deltakerne, som fikk betalt for dette ubehagelige arrangementet, måtte også ha et nett med elektroder på hodebunnen for å måle den elektriske aktiviteten til hjernen.
Resultatene viste en pulserende, forutsigbar flyt. For det første, neural aktivitet quiets. Deretter strømmer blod ut av hjernen. Deretter strømmer cerebrospinalvæske inn. Skyll, skyll, gjenta. Mønsteret er så konsistent at det er mulig å bare se på cerebrospinalvæske i et gitt hjerneområde og fortelle om en person er våken eller sover, sa Lewis.
Funnene kan være en ny innsikt i hjernerelaterte aldringsproblemer. Giftige proteiner er involvert i Alzheimers sykdom og andre demens. Disse demensene er ofte forbundet med forstyrret søvn, og atypiske søvnmønster kan være knyttet til en større risiko for å utvikle demens. Både langsombølget søvn - en fase med dyp søvn hvor drømmen skjer - og cerebrospinalvæske er blitt assosiert med rensingen av hjernen. Den nye forskningen antyder at hjerneaktiviteten og væskestrømmen henger sammen.
Det er foreløpig ikke klart hvordan eller hvorfor nerveaktiviteten, blodstrømmen og cerebrospinalvæsken forblir så synkronisert. Lewis og kollegene spekulerer i at når hjerneaktiviteten synker, trenger nevronene mindre oksygenering, så blodstrømmen synker. Cerebrospinalvæsken kan da skynde seg inn for å opprettholde trykket i hjernen og forhindre hjerneskade. Det er imidlertid bare spekulasjoner, sa Lewis. Flere studier av hjernens nattlige kadenser er nødvendig for å forstå renselsesstrømmen.
