Hoe afval tijdens de slaap uit onze hersenen wordt 'weggespoeld'
Voor het eerst heeft een nieuwe studie waargenomen dat cerebrospinale vloeistof tijdens de slaap in golven in en uit de hersenen spoelt, waardoor afval wordt verwijderd.
Onlangs, Medisch nieuws vandaag rapporteerde over een studie waaruit bleek dat gespecialiseerde immuuncellen actiever zijn in de hersenen tijdens de slaap, terwijl ze bezig zijn met onderhoudswerkzaamheden.
Onderzoekers weten dat slaap belangrijk is - niet alleen om de hersenen te laten reageren, maar ook om 'ruimte te maken' voor 'reinigingsprocessen'.
Veel van de mechanismen waardoor dit opruimen van hersenafval tijdens de slaap plaatsvindt, blijven echter onduidelijk.
Nu hebben onderzoekers van de Boston University in Massachusetts ontdekt dat tijdens de slaap de vloeistof die aanwezig is in de hersenen en het ruggenmerg - de cerebrospinale vloeistof genoemd - in en uit spoelt, als golven, waardoor de hersenen worden geholpen om zich te ontdoen van opgehoopt metabolisch 'afval'.
"We weten al een tijdje dat er elektrische activiteitsgolven zijn in de neuronen. Maar tot nu toe realiseerden we ons niet dat er ook daadwerkelijk golven zijn in het hersenvocht '', legt co-auteur Laura Lewis uit.
Een complex synchronisatieproces
De nieuwe studie - waarvan de resultaten in het tijdschrift verschijnen Wetenschap - inclusief 13 deelnemers van 23-33 jaar die ermee instemden hersenscans te ondergaan terwijl ze sliepen.
Het proces was lastig. De deelnemers moesten EEG-doppen dragen waarmee de onderzoekers elektrische activiteit in hun hersenen konden meten terwijl ze in een MRI-machine lagen, waar ze moesten slapen.
Slapen op deze locatie kan echter moeilijk zijn, aangezien MRI-machines erg luidruchtig zijn. "Het blijkt niet dat de baan van [de deelnemers] eigenlijk - stiekem - bijna het moeilijkste deel van onze studie is", zegt Lewis.
"We hebben al die mooie apparatuur en ingewikkelde technologieën, en vaak is een groot probleem dat mensen niet in slaap kunnen vallen omdat ze in een heel luide metalen buis zitten, en het is gewoon een rare omgeving", merkt ze op.
Ondanks deze uitdagingen slaagden de onderzoekers er - waarschijnlijk voor het eerst - in om de activiteit van hersenvocht in de hersenen van de deelnemers tijdens de slaap te volgen.
Ze zagen dat hersenvocht lijkt te 'synchroniseren' met hersengolven, wat waarschijnlijk helpt bij het verwijderen van hersenafval. Dit afval omvat potentieel giftige eiwitten die anders opeenhopingen zouden kunnen vormen die de informatiestroom tussen neuronen kunnen belemmeren.
Deze bevindingen, voegen de onderzoekers toe, zouden ook een nieuw licht kunnen werpen op de onderliggende mechanismen bij aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer, waarbij toxische eiwitplaques een sleutelrol spelen bij geheugenverlies en andere cognitieve stoornissen.
Ze leggen ook uit dat normale veroudering in verband kan worden gebracht met een slechtere zelfreiniging in de hersenen. Met de leeftijd hebben menselijke hersenen de neiging om minder langzame golven te genereren, wat de bloedstroom in de hersenen kan verminderen, evenals cerebrospinale vloeistofpulsaties.
"Het is zo'n dramatisch effect", benadrukt Lewis. "[Cerebrospinale vloeistof pulseert in de hersenen tijdens de slaap] was iets waarvan we niet wisten dat het gebeurde, en nu kunnen we een blik werpen op één hersengebied en onmiddellijk een aflezing krijgen van de hersentoestand waarin iemand zich bevindt."
‘Wat zijn de oorzakelijke verbanden?’
In de toekomst proberen Lewis en collega's een paar intrigerende vragen te beantwoorden. Ten eerste willen ze een ouder cohort rekruteren voor hun volgende studie, om erachter te komen of en hoe natuurlijke veroudering het werk van cerebrospinale vloeistof in de hersenen beïnvloedt.
Vervolgens zouden ze ook willen vaststellen hoe hersengolven, bloedstroom in de hersenen en hersenvocht zich synchroniseren om het afval weg te spoelen.
"We zien wel dat de neurale verandering altijd eerst lijkt te gebeuren, en daarna gevolgd door een stroom bloed uit het hoofd en dan een golf van hersenvocht in het hoofd", zegt Lewis. Ze voegt er echter aan toe dat er nog steeds veel onbekenden zijn.
Het team is van mening dat wanneer neuronen tijdens de slaap uitschakelen, ze minder zuurstof nodig hebben, wat leidt tot het wegvloeien van bloed uit de hersenen. Dit betekent op zijn beurt dat de druk in de hersenen ook daalt, en dus moet het hersenvocht worden verhoogd om een normale druk te behouden in afwezigheid van bloed.
"Maar dat is slechts een mogelijkheid. Wat zijn de oorzakelijke verbanden? Veroorzaakt een van deze processen de andere? Of is er een verborgen kracht die ze allemaal drijft? "
Laura Lewis
Dit zijn enkele van de vragen die onbeantwoord blijven.
