Lo studio sui topi rivela come il cervello porta fuori i rifiuti durante il sonno
Un nuovo studio sui topi dà un nuovo significato al vecchio adagio che una buona notte di sonno libera la mente.
I ricercatori del Centro medico dell'Università di Rochester hanno scoperto che un sistema scoperto di recente che scarica i rifiuti dal cervello è attivo principalmente durante il sonno.
"Questo studio mostra che il cervello ha diversi stati funzionali quando dorme e quando è sveglio", ha detto Maiken Nedergaard, M.D., D.M.Sc., co-direttore del Center for Translational Neuromedicine dell'Università di Rochester e autore principale dello studio.
"In effetti, la natura riparatrice del sonno sembra essere il risultato della clearance attiva dei sottoprodotti dell'attività neurale che si accumulano durante la veglia."
Lo studio, pubblicato sulla rivista Scienza, rivela che il metodo unico del cervello di rimozione dei rifiuti - noto come sistema glicinfatico - è molto attivo durante il sonno, eliminando le tossine responsabili del morbo di Alzheimer e di altri disturbi neurologici.
I ricercatori hanno anche scoperto che durante il sonno le cellule del cervello si riducono di dimensioni, consentendo di rimuovere i rifiuti in modo più efficace.
Le nuove scoperte sono il risultato della scoperta lo scorso anno da parte di Nedergaard e dei suoi colleghi di un sistema di rimozione dei rifiuti precedentemente sconosciuto e unico per il cervello.
Il sistema responsabile dello smaltimento dei rifiuti cellulari nel resto del corpo, il sistema linfatico, non si estende al cervello, ha osservato il ricercatore. Questo perché il cervello mantiene il proprio "ecosistema" chiuso ed è protetto da un complesso sistema di gateway molecolari - noto come barriera emato-encefalica - che controlla ciò che entra ed esce dal cervello.
Utilizzando nuove tecnologie di imaging, vale a dire la microscopia a due foto, gli scienziati sono stati in grado di osservare nei topi - i cui cervelli sono notevolmente simili agli umani - ciò che equivale a un sistema idraulico. Pompa il liquido spinale cerebrale (CSF) attraverso il tessuto cerebrale, riversando i rifiuti nel sistema circolatorio dove alla fine si dirigono verso il sistema di circolazione sanguigna generale e, infine, il fegato.
La rimozione tempestiva dei rifiuti dal cervello è essenziale, dove l'accumulo incontrollato di proteine tossiche come la beta amiloide può portare al morbo di Alzheimer, spiegano i ricercatori. In effetti, quasi tutte le malattie neurodegenerative sono associate all'accumulo di prodotti di scarto cellulare, aggiungono i ricercatori.
Uno degli indizi che il sistema glinfatico potrebbe essere più attivo durante il sonno è stato il fatto che la quantità di energia consumata dal cervello non diminuisce drasticamente durante il sonno, spiegano i ricercatori. Poiché il pompaggio di CSF richiede una grande quantità di energia, i ricercatori hanno ipotizzato che il processo di pulizia potrebbe non essere compatibile con le funzioni che il cervello deve eseguire quando siamo svegli e stiamo elaborando attivamente le informazioni.
Attraverso una serie di esperimenti sui topi, i ricercatori hanno osservato che il sistema glicinfatico era quasi 10 volte più attivo durante il sonno e che il cervello addormentato rimuoveva significativamente più beta-amiloide.
"Il cervello ha solo un'energia limitata a sua disposizione e sembra che debba scegliere tra due diversi stati funzionali: sveglio e consapevole o addormentato e ripulito", ha detto Nedergaard.
“Puoi pensare che sia come avere una festa in casa. Puoi intrattenere gli ospiti o pulire la casa, ma non puoi davvero fare entrambe le cose allo stesso tempo. "
Un'altra scoperta che ha sorpreso i ricercatori è stata che le cellule del cervello "si restringono" del 60% durante il sonno. Questa contrazione crea più spazio tra le cellule e consente al CSF di lavare più liberamente attraverso il tessuto cerebrale, hanno detto.
I ricercatori hanno detto di aver anche osservato che un ormone chiamato noradrenalina è meno attivo nel sonno. Questo neurotrasmettitore è noto per essere rilasciato a raffiche quando il cervello ha bisogno di diventare vigile, tipicamente in risposta alla paura o ad altri stimoli esterni.
I ricercatori ipotizzano che la noradrenalina possa fungere da "regolatore principale" che controlla la contrazione e l'espansione delle cellule del cervello durante i cicli sonno-veglia.
"Questi risultati hanno implicazioni significative per il trattamento della malattia del 'cervello sporco' come l'Alzheimer", ha detto Nedergaard.
"Capire con precisione come e quando il cervello attiva il sistema glicinfatico e elimina i rifiuti è un primo passo fondamentale negli sforzi per modulare potenzialmente questo sistema e farlo funzionare in modo più efficiente".
Fonte: University of Rochester Medical Center
