Door slaap kunnen immuuncellen onderhoudswerkzaamheden aan de hersenen uitvoeren
Studies hebben aangetoond dat de hersenen tijdens de slaap reageren, herinneringen bijwerken en 'afval' opruimen. Nieuw onderzoek in muismodellen suggereert dat gespecialiseerde immuuncellen de hersenen in goede staat houden door ze tijdens de slaap in stand te houden.
Onderzoek dat de afgelopen jaren is uitgevoerd, heeft bewijs aan het licht gebracht dat de hersenen tijdens de slaap op veel manieren de kans krijgen om zich op te frissen en bij te werken.
Wetenschappers hebben bijvoorbeeld geleerd dat de hersenen nieuw gevormde herinneringen tijdens de slaap consolideren. Ze hebben ook ontdekt dat slaap een uitstekende gelegenheid is om het neurale 'afval' buiten te zetten.
Een team van onderzoekers van het University of Rochester Medical Center in New York en het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge heeft meer ontdekt over hoe hersenonderhoud ook tijdens de slaap plaatsvindt.
In hun studie - waarvan de bevindingen een rol spelen in Nature Neuroscience - de onderzoekers werkten met muizen om meer te weten te komen over hoe microglia, de immuuncellen die de hersenen "bedienen", hun onderhoudswerk verrichten tijdens de slaap.
"Er is grotendeels aangenomen dat de dynamische beweging van microgliale processen niet gevoelig is voor de gedragstoestand van het dier", legt de hoofdauteur van het onderzoek, prof. Ania Majewska, uit.
"Dit onderzoek toont aan dat de signalen in onze hersenen die de slaap- en waakstaat moduleren, ook fungeren als een schakelaar die het immuunsysteem aan- en uitzet."
Prof. Ania Majewska
Waakzaamheid chemisch schaadt reparatiewerkzaamheden
De microglia zijn de immuuncellen die reageren op tekenen van infectie of schade in de hersenen. Volgens de nieuwe studie van prof. Majewska en collega's zijn deze cellen ook actief tijdens de slaap en zorgen ze voor regelmatige 'slijtage'.
De nieuwe studie suggereert dat microglia tijdens de slaap effectiever kan werken dan wanneer een persoon wakker is.
De onderzoekers keken naar wakkere muizen versus muizen die de wetenschappers hadden verdoofd. Ze ontdekten dat de microglia minder actief en efficiënt leken als de muizen wakker waren.
Hierdoor kwamen de onderzoekers dichter bij noradrenaline, een chemische boodschapper die een rol speelt bij opwinding in het centrale zenuwstelsel en helpt bij het reguleren van slaap-waakcycli. Tijdens de slaap zijn de norepinefrinewaarden in de hersenen laag.
Wanneer de noradrenaline-niveaus echter stijgen, worden de hersenen plotseling alert en wordt het individu wakker.
In de huidige studie zagen de onderzoekers dat noradrenaline inwerkt op de neuronen en de bèta-2-adrenerge receptor, die aanwezig is in microglia. Wanneer norepinefrine niveaus worden verhoogd, vallen de microglia blijkbaar in een staat van slaap.
Dit betekende dat tijdens staten van opwinding en waakzaamheid de immuuncellen niet op de juiste manier konden reageren en onderhoud konden plegen aan hersencelverbindingen.
"Dit werk suggereert dat de verbeterde hermodellering van neurale circuits en het herstel van laesies tijdens de slaap gedeeltelijk kan worden gemedieerd door het vermogen van microglia om dynamisch te interageren met de hersenen", legt eerste auteur Rianne Stowell, Ph.D. uit.
"Al met al toont dit onderzoek ook aan dat microglia buitengewoon gevoelig zijn voor signalen die de hersenfunctie moduleren en dat microgliale dynamiek en functies worden gemoduleerd door de gedragstoestand van het dier", voegt Stowell toe.
De bevindingen dragen bij aan het bewijs dat mechanismen die verband houden met slaap een essentiële rol spelen om ervoor te zorgen dat de hersenen de nodige reparaties krijgen en correct blijven functioneren.
Bovendien kan het helpen verklaren waarom slaapstoornissen verband houden met het ontstaan van progressieve neurodegeneratieve aandoeningen, zoals dementie en de ziekte van Parkinson.
