MOZAK TRAŽI DOBAR SAN
Zadnja naučna istraživanja kako mozak funkcioniše i zašto je važan san za funkcionisanje mozga i tela. Moždana tečnost koja se kreće dok spavamo
Mozak koristi četvrtinu enegrije tela, ali čini svega oko dva procenta telesne mase. Kako onda ovaj jedinstven organ prima, i možda još bitnije, uklanja neophodne hranljive materije? Nova istraživanja ukazuju da odgovor možda ima veze sa snom.
Zašto je važan san za mozak
Još jedan razlog da se dobro naspavate
San. U njemu provedemo oko trećine života, ali da li iko razume o čemu se tu zapravo radi?
Galen, jedan od najznačajnijih lekara starog veka je pre 2.000 godina pretpostavio da se pokretačka sila našeg mozga, njegovo gorivo, dok smo budni sliva u ostatak tela i oživljava ga, ali isušuje mozak, a dok spavamo, sva ta vlaga iz ostatka tela se vraća, vlaži mozak i osvežava um. Sada nam to zvuči kao budalaština, ali to je bio Galenov pokušaj da objasni jednu od odlika sna sa kojom se svakodnevno susrećemo. Svi iz iskustva znamo da san bistri um, ali u nedostatku sna, on se usporava. Iako se sad zna mnogo više o snu nego u Galenovo vreme, još uvek ne znamo zbog čega od svih aktivnosti, baš san tako uspešno obnavlja um.
Danas ću vam pričati o nekim skorijim istraživanjima koje prikazuju ovo pitanje u novom svetlu. Otkrili smo da je san možda elegantan odgovor na neke od osnovnih potreba mozga, jedinstven način na koji mozak sa malo grešaka ispunjava teške zahteve i koji ga odvaja od ostalih organa.
Gotovo celokupna biologija može da se posmatra kao niz problema i odgovarajućih rešenja, a prvi problem koji svaki organ mora da reši je neprekidna dostava hranljivih materija koje napajaju ćelije tela. Za mozak je to naročito važno; njegova intenzivna električna aktivnost troši četvrtinu energije tela, iako mozak čini svega dva procenta telesne mase. Zbog toga krvotok rešava problem dostave hranljivih materija tako što krvnim sudovima šalje hranljive materije i kiseonik u čitavo telo.
Na ovom snimku se to i vidi. Prikazani su krvni sudovi u mozgu živog miša. Krvni sudovi čine složenu mrežu koja prožima čitavu zapreminu mozga. Kreću na površini mozga, a zatim se spuštaju u samo tkivo i čitavim putem u svaku ćeliju mozga dostavljaju hranljive materije i kiseonik.
Kao što svakoj ćeliji trebaju hranljive materije, tako i svaka proizvodi otpadne materije, a čišćenje tog otpada je drugi problem koji svaki organ mora da reši. Ovaj dijagram prikazuje limfni sistem koji se razvio da bi ispunio tu potrebu. Paralelan je u odnosu na krvotok, i on prožima čitavo telo. Sakuplja proteine i ostali otpad iz međućelijskog prostora, a zatim ga ubacuje u krv kako bi mogao da se odstrani.
Ako se ovaj dijagram dobro pogleda, uočava se nešto što nema smisla. Ako mu uvećamo glavu, između ostalog se vidi da u mozgu nema limfnih sudova. Ali to baš i nema smisla, zar ne? Mozak je ipak vrlo aktivan organ i shodno tome proizvodi dosta otpada koji mora da se ukloni. Ali ipak nema limfne sudove, što znači da način na koji ostatak tela uklanja otpad kod mozga ne radi.
Kako onda mozak rešava problem uklanjanja otpada? Kod ovog naizgled običnog pitanja se naša grupa prvi put uključila u priču i pronicanjem u mozak, u neurone i krvne sudove smo otkrili da mozak problem uklanjanja otpada rešava na neočekivan način. Istovremeno je i genijalno i prelepo. Reći ću vam šta smo otkrili.
U mozgu postoji velika količina čiste, prozirne tečnosti zvane moždano-moždinska tečnost. Zvaćemo je CSF. CSF ispunjava okolinu mozga, a otpad iz unutrašnjosti mozga prelazi CSF, i sa ostalim otpadom se ubacuje u krv. U tom pogledu dosta liči na limfni sistem, zar ne? Zanimljivo je to što tečnost i otpad iz mozga ne prelaze u CSF nasumice. Zapravo postoji specijalizovana mreža sudova koja to omogućava. Vidi se na ovom snimku. Tu je ponovo prikazan mozak živog miša. Sa leve strane je prikazano šta se dešava na površini mozga, a sa desne šta se dešava ispod površine, unutar samog tkiva. Krvni sudovi su obeleženi crvenom bojom, a CSF koji okružuje mozak je zelena. Iznenadilo nas je što tečnost koja okružuje mozak nije ostala van njega. CSF se ustvari vraćao unutar mozga i kretao se kroz njega duž spoljne strane krvnih sudova, i tokom tog kretanja je zapravo pomagao u čišćenju otpada iz prostora između moždanih ćelija. Korišćenje spoljašnjosti krvnih sudova je zapravo veoma dobro rešenje, pošto je mozak okružen čvrstom lobanjom i sasvim popunjen ćelijama, tako da u njemu nema prostora za dodatnu mrežu sudova kao što je limfni sistem. Međutim, krvni sudovi dosežu od površine mozga do svake ćelije, što znači da tečnost koja se kreće duž njih može da prodre u čitavu zapreminu mozga i to predstavlja veoma dobar način da mreža krvnih sudova preuzme ulogu druge mreže, limfnog sistema, i učini je nepotrebnom. Neverovatno je to da ni jedan drugi organ ne pristupa uklanjanju otpada na ovakav način. Ovo rešenje je jedinstveno za mozak.
Ali smo se najviše iznenadili kad smo otkrili da se sve ovo o čemu sam pričao, tečnosti koje se kreću kroz mozak, dešava samo dok spavamo. Snimak sa leve strane prikazuje kretanje CSF u mozgu živog miša dok je budan. Skoro da ga i nema. Ali ako malo sačekamo da životinja zaspi vidimo kako CSF teče kroz mozak, a istovremeno se vidi da se ćelije smanjuju dok mozak spava, čime stvaraju međućelijski prostor i omogućavaju da tečnost prođe i ukloni otpad.
Izgleda da Galen i nije mnogo pogrešio kad je pisao o tečnosti koja se kreće kroz mozak dok spavamo. Naše istraživanje, 2.000 godina kasnije, pokazuje da mozak odlaže čišćenje otpada iz međućelijskog prostora dok je budan i zauzet, ali kad zaspi i ne mora više da radi, počinje da iz međućelijskog prostora čisti otpad koji se nagomilao u toku dana. Pomalo liči na to kako odlažemo kućne poslove tokom radnih dana jer nemamo vremena, a onda moramo da nadoknadimo svo to čišćenje u toku vikenda.
Dosta sam pričao o uklanjanju otpada, ali nisam ništa određeno rekao o vrsti otpada koji mozak mora da ukloni tokom sna kako bi ostao zdrav. Studije su pre svega posmatrale vrstu otpada zvanu amiloid-beta, koju čini protein kog mozak stalno proizvodi. Moj mozak ga trenutno prozvodi, kao i vaš. Kod obolelih od Alchajmerove bolesti amiloid-beta se nagomilava u međućelijskom prostoru mozga umesto da se ukloni kao što bi trebalo, te se smatra da je ovo nagomilavanje amiloid-bete jedan od ključnih koraka u razvoju ove strašne bolesti. Izmerili smo brzinu uklanjanja amiloid-bete dok smo budni i dok spavamo i otkrili smo da je uklanjanje amiloid-bete zaista mnogo brže dok spavamo.
Ukoliko je san deo načina na koji mozak rešava uklanjanje otpada, to bi moglo znatno da promeni način na koji gledamo odnos između sna, amiloid-bete i Alchajmerove bolesti. Niz nedavnih studija pokazuje da je kod pacijenata kod kojih se nije sasvim razvila Alchajmerova bolest smanjenje kvaliteta i trajanja sna povezano sa povećanim nagomilavanjem amiloid-bete u mozgu. Važno je napomenuti da iako ove studije ne dokazuju da loš san ili njegov nedostatak izazivaju Alchajmerovu bolest, ukazuju da nemogućnost mozga da ukloni otpade poput amiloid-bete može da doprinese razvoju bolesti kao što je Alchajmerova.
Ova istraživanja nam pokazuju da ono što svi znamo o snu, što je i Galen znao, da sam osvežava i bistri um, može biti značajan deo same suštine sna. Svake noći ležemo da spavamo, ali mozak se nikad ne odmara. Dok je telo nepomično, a um je negde u zemlji snova, elegantni mehanizam mozga neprimetno radi na čišćenju i održavanju ove nezamislivo složene mašine. Poput čišćenja kuće, to je prljav i nezahvalan posao, ali i vrlo važan. Ako mesec dana ne čistite kuhinju svoje kuće, veoma brzo u kući neće moći da se živi. Što se mozga tiče, posledice nemara mogu biti mnogo ozbiljnije od sramote zbog prljavih pultova, jer je kod čišćenja mozga u igri samo zdravlje i rad uma i tela, i zbog toga je od ključne važnosti za sprečavanje i lečenje budućih bolesti uma razumevanje ovih osnovnih funkcija održavanja mozga.
Hvala vam.
Džef Ilif
Izvor: Ted konferencija