MIT najde spojení mozkové tekutiny

Spánek není jen odpočinek, je to zásadní biologický proces. Udržuje vaši mysl bystrou, vaše myšlenky jasné a vaše reakce rychlé. V dnešním uspěchaném světě se ale vynechávání spánku stalo běžným jevem, i když po něm naše těla touží stejně jako po kyslíku.

Jen jedna bezesná noc může vyvést váš mozek z rovnováhy. Možná vám uniknou zřejmé vodítka, zapomenete věci nebo se budete cítit duševně pomalí. To proto, že spánek není pasivní proces; je to aktivní oprava. Skenování mozku ukazuje, že když spíte, vaše neurony se resetují, krevní cévy se přizpůsobí a tekutiny odplavují odpadní produkty.

Až dosud však vědci přesně nechápali, proč chybějící spánek tak zásadně zasahuje do našeho myšlení.

Vědci z MIT tedy nahlédli do mozků s nedostatkem spánku a zjistili něco překvapivého: mozek se snaží čistit, i když jste vzhůru. Obvykle k tomuto „čištění“ dochází během hlubokého spánku, kdy vlny mozkomíšního moku (CSF) vyplavují odpadní látky z mozku. Ale když málo spíte, ty vlny se vkradou do vašeho bdění, právě když vaše pozornost pokulhává.

Aby to výzkumníci MIT prozkoumali, spolupracovali s 26 dobrovolníky. Každá osoba byla testována dvakrát: jednou po celonočním spánku a jednou poté, co byla celou noc vzhůru. Sledovali své mozky pomocí rychlé fMRI ke sledování průtoku krve a pohybu tekutin, EEG k měření aktivity mozkových vln, pupilometrii k detekci bdělosti prostřednictvím očních reakcí a behaviorálních testů k zachycení pozornosti.

Zjistili, že pokaždé, když někdo „vyrazil do zón“, mozkem projela vlna mozkomíšního moku a napodobila cyklus čištění hlubokého spánku. Když účastníci nakrátko ztratili pozornost, vědci si všimli několika tělesných změn, ke kterým došlo současně. Nejpozoruhodnější je, že tekutina pro čištění mozku (CSF) vytékala z mozku během každého výpadku pozornosti a poté, co výpadek skončil, vtékala zpět.

Vědci zjistili, že když unavené mozky ztratí pozornost, děje se něco mnohem hlubšího: systémem protékají vlny tekutiny pro čištění mozku (CSF). A tyto pulzy tekutiny nejsou náhodné. Jsou úzce spojeny s úniky pozornosti. Každý výpadek zaostření odráží celotělový posun, jako když se mozek krátce ponoří do stavu podobnému spánku, zatímco je stále vzhůru. Tento posun spouští jak průtok tekutiny, tak pokles výkonu.

Laura Lewis z Institutu lékařského inženýrství a vědy na MIT a Výzkumné laboratoře elektroniky vysvětluje: „Pokud nespíte, vlny CSF začnou pronikat do bdělosti tam, kde byste je normálně neviděli. Přicházejí však s kompromisem v oblasti pozornosti, kdy pozornost selhává ve chvílích, kdy máte tuto vlnu proudění tekutin.“

„Výsledky naznačují, že v okamžiku, kdy pozornost selže, je tato tekutina ve skutečnosti vypuzována ven z mozku. A když se pozornost zotaví, je přitažena zpět,“ dodává Lewis.

Vědci se domnívají, že když mozek nemá dostatek spánku, snaží se dohnat čas, který ztratil na čištění. Když je spánek vynechán, mozek se během bdělosti snaží vplížit do těchto tekutých pulzů, zvláště když pozornost sklouzne.

„Jeden způsob, jak o těchto událostech přemýšlet, je, že váš mozek tak potřebuje spánek, že se ze všech sil snaží vstoupit do stavu podobného spánku, aby obnovil některé kognitivní funkce,“ řekl Zinong Yang, hlavní autor článku. „Tekutinový systém vašeho mozku se snaží obnovit funkci tím, že tlačí mozek k iteraci mezi stavy vysoké pozornosti a vysokého průtoku.“

Kaskáda tělesných změn doprovází výpadky pozornosti v mozcích bez spánku. Dýchání se zpomaluje, srdeční frekvence klesá a zorničky se zmenšují, počínaje asi 12 sekund před vytékáním tekutiny pro čištění mozku (CSF). Jakmile interval skončí, zornice se znovu rozšíří a kapalina vtéká zpět.

Poruchy pozornosti jsou spojeny s globální neurovaskulární příhodou a rozsáhlým transportem mozkové tekutiny. Pokud mozku chybí spánek, dostává se do suboptimálního stavu pozornosti, který se projevuje jak dynamikou tekutin podobnou spánku, tak chybami v chování.

Podle Lewise překvapilo tým, že se tento proces projevuje jako celotělová událost.

„Naznačuje to, že existuje úzká koordinace těchto systémů, kde když vaše pozornost selže, můžete to cítit percepčně a psychologicky,“ říká. „Přesto to také odráží událost, která se děje v celém mozku a těle.“

Vědci se domnívají, že silné spojení mezi výpadky pozornosti a změnami tělesných funkcí, jako je průtok tekutin, srdeční frekvence a bdělost, může poukazovat na jediný řídicí systém v mozku.

„Tyto výsledky nám naznačují, že existuje jednotný okruh, který řídí jak to, co považujeme za velmi vysoké funkce mozku, naši pozornost, naši schopnost vnímat a reagovat na svět, a pak také skutečně základní fyziologické procesy, jako je dynamika tekutin v mozku, průtok krve v celém mozku a zúžení krevních cév,“ říká Lewis.

V této studii vědci neidentifikovali přesný mozkový okruh za přepínáním mezi pozorností a tělesnými změnami. Ukazují však na silného kandidáta: noradrenergní systém. Tento systém využívá chemického posla zvaného norepinefrin, který pomáhá řídit klíčové funkce, jako je soustředění, bdělost, srdeční frekvence a průtok tekutin. Jiné studie ukázaly, že tento systém přirozeně stoupá a klesá během spánku, což z něj činí silnou možnost kontroly posunů podobných spánku pozorovaným během výpadků pozornosti.

Studie je publikována v Příroda Neuroscience.

Zdroj: MIT