Nililinis ng pagtulog ang utak ng mga toxin at metabolites

Nalaman ng isang kamakailang pag-aaral na na-publish sa Nature Neuroscience na nababawasan ang clearance ng utak sa panahon ng anesthesia at pagtulog.

Ang pagtulog ay isang estado ng mahinang kawalan ng aktibidad. Dahil sa mga panganib ng kahinaang ito, iminumungkahi na ang pagtulog ay maaaring magbigay ng ilang mga benepisyo. Ito ay hypothesized na ang pagtulog ay nililinis ang utak ng mga lason at metabolite sa pamamagitan ng glymphatic system. Ang palagay na ito ay may mahalagang implikasyon; halimbawa, ang pagbabawas ng detoxification dahil sa matagal nang mahinang pagtulog ay maaaring lumala sa Alzheimer's.

Nananatiling hindi malinaw ang mga mekanismo at anatomical pathways kung saan inaalis ang mga toxin at metabolites mula sa utak. Ayon sa glymphatic hypothesis, ang basal fluid flow, na hinimok ng hydrostatic pressure gradients mula sa arterial pulsations, ay aktibong nag-aalis ng mga salts mula sa utak sa panahon ng slow-wave sleep. Bilang karagdagan, ang mga sedative na dosis ng anesthetics ay nagpapahusay ng clearance. Ito ay nananatiling hindi alam kung ang pagtulog ay nagpapataas ng clearance sa pamamagitan ng pagtaas ng basal flow.

Sa pag-aaral na ito, sinukat ng mga siyentipiko ang paggalaw ng likido at clearance ng utak sa mga daga. Una, ang diffusion coefficient ng fluorescein isothiocyanate (FITC) -dextran, isang fluorescent dye, ay natukoy. Ang FITC-dextran ay na-injected sa caudate nucleus, at ang fluorescence ay sinusukat sa frontal cortex.

Kasangkot sa mga unang eksperimento ang paghihintay para sa isang matatag na estado, pagpapaputi ng tina sa isang maliit na dami ng tela, at pagtukoy sa koepisyent ng diffusion mula sa bilis ng paggalaw ng hindi na-bleach na pangulay patungo sa lugar na na-bleach. Na-validate ang technique sa pamamagitan ng pagsukat sa diffusion ng FITC-dextran sa brain-mimicking agarose gels na binago upang tantiyahin ang optical absorption at light scattering ng utak.

Ang mga resulta ay nagpakita na ang diffusion coefficient ng FITC-dextran ay hindi naiiba sa pagitan ng anesthesia at sleep states. Pagkatapos ay sinukat ng team ang brain clearing sa iba't ibang estado ng wakefulness. Gumamit sila ng maliit na volume ng fluorescent dye AF488 sa mga daga na na-injected ng saline o anesthetic. Ang dye na ito ay malayang gumagalaw sa parenchyma at maaaring makatulong sa tumpak na pagbilang ng clearance ng utak. Ginawa rin ang mga paghahambing sa pagitan ng mga estado ng paggising at pagtulog.

Sa mga pinakamataas na konsentrasyon, ang clearance ay 70-80% sa mga daga na ginagamot sa asin, na nagpapahiwatig na ang mga normal na mekanismo ng clearance ay hindi napinsala. Gayunpaman, ang mga makabuluhang pagbawas sa clearance ay naobserbahan kapag ginamit ang mga anesthetic agent (pentobarbital, dexmedetomidine, at ketamine-xylazine). Bilang karagdagan, ang clearance ay nabawasan din sa mga natutulog na daga kumpara sa mga gising na daga. Gayunpaman, hindi gaanong naiiba ang diffusion coefficient sa pagitan ng anesthesia at mga kondisyon ng pagtulog.

A. 3 o 5 oras pagkatapos ng pag-iniksyon ng AF488 sa CPu, ang mga utak ay nagyelo at na-cryosection sa 60-μm-makapal na mga seksyon. Ang average na fluorescence intensity ng bawat seksyon ay sinusukat gamit ang fluorescence microscopy; pagkatapos ay na-average ang mga halaga ng mean intensity ng mga pangkat ng apat na hiwa.

B. Ang ibig sabihin ng intensity ng fluorescence ay na-convert sa konsentrasyon gamit ang data ng pagkakalibrate na ipinakita sa Karagdagang Larawan 1 at naka-plot laban sa anteroposterior na distansya mula sa punto ng iniksyon para sa gising (itim), pagtulog (asul), at KET-XYL anesthesia (pula) na estado. Sa itaas - data pagkatapos ng 3 oras. Sa ibaba - data pagkatapos ng 5 oras. Ang mga linya ay kumakatawan sa Gaussian na akma sa data at ang mga sobre ng error ay nagpapahiwatig ng 95% na agwat ng kumpiyansa. Parehong 3- at 5-oras na konsentrasyon sa panahon ng KET-XYL anesthesia (P

C. Mga larawan ng kinatawan ng mga seksyon ng utak sa iba't ibang distansya (antero-posterior) mula sa lugar ng iniksyon ng AF488 sa 3 oras (tatlong row sa itaas) at 5 oras (tatlong row sa ibaba). Ang bawat row ay kumakatawan sa data para sa tatlong estado ng paggising (paggising, pagtulog, at KET-XYL anesthesia).

Natuklasan ng pag-aaral na ang clearance ng utak ay nabawasan sa panahon ng anesthesia at pagtulog, na sumasalungat sa mga nakaraang ulat. Maaaring mag-iba ang clearance sa iba't ibang anatomical na site, ngunit maaaring maliit ang antas ng variation. Gayunpaman, ang pagsugpo ng clearance ng ketamine-xylazine ay makabuluhan at hindi nakasalalay sa lugar.

Si Nicolas P. Franks, isa sa mga may-akda ng pag-aaral, ay nagsabi: "Ang larangan ng pananaliksik ay nakatuon sa ideya ng paglilinis bilang isa sa mga pangunahing dahilan kung bakit tayo natutulog na labis tayong nagulat sa mga kabaligtaran na resulta."

Mahalagang tandaan na ang mga resulta ay may kinalaman sa maliit na dami ng dye na malayang gumagalaw sa extracellular space. Ang mga malalaking molekula ay maaaring magpakita ng iba't ibang pag-uugali. Bilang karagdagan, ang mga tumpak na mekanismo kung saan ang pagtulog at kawalan ng pakiramdam ay nakakaimpluwensya sa clearance ng utak ay nananatiling hindi malinaw; gayunpaman, hinahamon ng mga natuklasang ito ang ideya na ang pangunahing tungkulin ng pagtulog ay alisin ang mga lason sa utak.