科学者たちは、睡眠中の脳の活動、特にリズミカルな脳波の生成が老廃物の排出に重要であることを発見しました。 このプロセスは、神経変性疾患を予防し、睡眠効率を改善するための新しい戦略を提供し、長時間の睡眠の必要性を減らす可能性があります。
この研究結果は、アルツハイマー病やその他のさまざまな神経障害に取り組む革新的な戦略への道を開く可能性があります。
睡眠には矛盾があります。 その見かけの静けさは、脳の活発な活動と並行しています。 夜はまだ静かですが、脳はまだ眠っていません。 睡眠中、脳細胞は電気パルスのバーストを生成し、それが蓄積されてリズミカルな波になります。これは脳細胞の機能が高まっていることの兆候です。
しかし、なぜ私たちが休んでいるときに脳は活動しているのでしょうか?
遅い脳波は、安らかなさわやかな睡眠と関連しています。 そして今、科学者たちは セントルイスのワシントン大学医学部 研究者らは、脳波が睡眠中に脳から老廃物を排出するのに役立つことを発見しました。 個々の神経細胞が連携してリズミカルな波を生成し、高密度の脳組織に液体を送り込み、その過程で組織を洗浄します。
「これらのニューロンは小型のポンプです。 同期した神経活動は、体液の流れと脳からの破片の除去に力を与えます」と、筆頭著者で病理学・免疫学科の博士研究員であるLi-Feng Jiang-Xie博士は説明しました。 「このプロセスを発展させることができれば、代謝老廃物やジャンクタンパク質などの過剰な老廃物が脳内に蓄積して神経変性を引き起こす、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経疾患を遅らせたり、予防したりできる可能性があります。」
この研究結果は最近雑誌に掲載されました 自然。
脳細胞と老廃物の除去
脳細胞は思考、感情、体の動きを調整し、記憶の形成と問題解決に不可欠な動的なネットワークを形成します。 しかし、このようなエネルギーを必要とする作業を実行するには、脳細胞に燃料が必要です。 食事から栄養素を摂取すると、その過程で代謝廃棄物が生じます。
「蓄積して神経変性疾患の一因となる可能性のある代謝老廃物を脳が処理することが重要です」と、アラン・A・ウルフおよびイーディス・L・ウルフの病理学・免疫学の特別教授でBJC調査員のジョナサン・キプニス博士は述べた。 キプニスはこの論文の上級著者です。 「睡眠は、覚醒中に蓄積した老廃物や毒素を洗い流すために脳が浄化プロセスを開始する時間であることを私たちは知っていました。 しかし、それがどのようにして起こるのか、私たちは知りませんでした。 これらの発見は、有害な廃棄物の除去を加速し、悲惨な結果につながる前に除去するための戦略と潜在的な治療法を私たちに示すことができるかもしれません。」
脳の掃除の仕組み
しかし、密集した脳を掃除するのは簡単な作業ではありません。 脳を取り囲む脳脊髄液は、複雑な細胞網に入り込み、通過しながら有毒廃棄物を収集します。 脳から出る際、汚染された液体は障壁を通過してから、硬膜（頭蓋骨の下で脳を包んでいる外側の組織層）のリンパ管に流れ込む必要があります。 しかし、脳への液体の流入、脳内への移動、および脳からの液体の移動に動力を与えているのは何でしょうか?
研究者らは、眠っているマウスの脳を研究したところ、ニューロンが協調して電気信号を発火させて脳内にリズミカルな波を発生させ、清掃活動を推進していることを発見したとジャン・シェ氏は説明した。 彼らは、そのような波が流体の動きを推進すると判断しました。
研究チームは脳の特定の領域を沈黙させ、その領域のニューロンがリズミカルな波を生み出さないようにした。 これらの波がなければ、新鮮な脳脊髄液が沈黙した脳領域を流れることができず、閉じ込められた老廃物が脳組織から出ることができません。
脳の浄化プロセスを強化する
「私たちが眠る理由の一つは、脳を浄化することです」とキプニス氏は言う。 「そして、この浄化プロセスを強化できれば、おそらく睡眠時間を減らして健康を維持することが可能になるでしょう。 誰もが毎晩 8 時間の睡眠の恩恵を受けられるわけではなく、睡眠不足は健康に影響を及ぼします。 他の研究では、遺伝的に睡眠時間が短いマウスの脳は健康であることが示されています。 それは脳から老廃物をより効率的に除去するためでしょうか? 不眠症に悩まされている人々の脳の浄化能力を強化して、睡眠時間を減らしても生活できるようにすることはできないでしょうか?」
脳波パターンは睡眠サイクル全体で変化します。 注目すべきは、脳波が高く、振幅が大きいほど、より大きな力で体液を移動させることです。 研究者らは現在、なぜ睡眠中にニューロンがさまざまなリズムで波を発射するのか、そして脳のどの領域が老廃物の蓄積に最も弱いのかを理解することに興味を持っている。
「脳の洗浄プロセスは皿洗いに似ていると考えています」と神経生物学者のジャン・シー氏は説明する。 「たとえば、プレート上に飛び散った可溶性廃棄物をきれいにするために、大きくゆっくりとリズミカルに拭く動作から始めます。 次に、動きの範囲を狭め、これらの動きの速度を上げて、プレート上の特に粘着性の食品廃棄物を取り除きます。 手の動きの振幅やリズムはさまざまですが、食器からさまざまな種類の廃棄物を除去するという全体的な目的は一貫しています。 おそらく脳は老廃物の種類と量に応じて掃除方法を調整しているのでしょう。」
参考文献：「ニューロンダイナミクスによる脳脊髄液灌流と脳クリアランス」Li-Feng Jiang-Xie、Antoine Drieu、Kesshni Bhasiin、Daniel Quintero、Igor Smirnov、Jonathan Kipnis 著、2024 年 2 月 28 日、Nature。
DOI: 10.1038/s41586-024-07108-6
この研究は国立衛生研究所から資金提供を受けました。
1709526505
#アルツハイマー病とパーキンソン病を予防する鍵
2024-03-04 04:04:52