Der Schlüssel zur Vorbeugung von Alzheimer und Parkinson?

Die Erkenntnisse könnten den Weg für innovative Strategien zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit und verschiedener anderer neurologischer Erkrankungen ebnen.

Es gibt ein Paradox im Schlaf. Seine scheinbare Ruhe geht mit lauter Gehirnaktivität einher. Die Nacht ist still, aber das Gehirn schläft nicht. Während des Schlafs erzeugen Gehirnzellen elektrische Impulsstöße, die sich zu rhythmischen Wellen aufbauen – ein Zeichen für eine erhöhte Funktion der Gehirnzellen.

Aber warum ist das Gehirn im Ruhezustand aktiv?

Langsame Gehirnwellen werden mit erholsamem, erholsamem Schlaf in Verbindung gebracht. Jetzt haben Wissenschaftler der Washington University School of Medicine in St. Louis herausgefunden, dass Gehirnwellen dabei helfen, Abfallstoffe im Schlaf aus dem Gehirn zu spülen. Einzelne Neuronen koordinieren sich, um rhythmische Wellen zu erzeugen, die Flüssigkeit durch dichtes Gehirngewebe drücken und dabei das Gewebe wegspülen.

„Diese Neuronen sind Miniaturpumpen. „Synchronisierte neuronale Aktivität fördert den Flüssigkeitsfluss und die Entfernung von Ablagerungen aus dem Gehirn“, erklärte Erstautor Li Feng-jiang Shih, Ph.D., Postdoktorand in der Abteilung für Pathologie und Immunologie. „Wenn wir auf diesem Prozess aufbauen könnten, besteht die Möglichkeit, neurologische Erkrankungen zu verzögern oder sogar zu verhindern Alzheimer-Erkrankung und die Parkinson-Krankheit, bei der sich überschüssiger Abfall – wie Stoffwechselabfälle und unerwünschte Proteine ​​– im Gehirn ansammelt und zur Neurodegeneration führt.

Die Ergebnisse wurden kürzlich in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur.

Gehirnzellen und Abfallentsorgung

Gehirnzellen regulieren Gedanken, Gefühle und Körperbewegungen und bilden dynamische Netzwerke, die für die Gedächtnisbildung und Problemlösung unerlässlich sind. Doch um solche energieintensiven Aufgaben erfüllen zu können, benötigen Gehirnzellen Treibstoff. Durch die Aufnahme von Nährstoffen aus der Nahrung entstehen dabei Stoffwechselabfälle.

„Für das Gehirn ist es wichtig, Stoffwechselabfälle loszuwerden, die sich ansammeln und zu neurodegenerativen Erkrankungen beitragen können“, sagte Jonathan Kipnis, Ph.D., Alan A. und Edith L. Kipnis ist der Hauptautor dieses Artikels. „Wir wussten, dass der Schlaf die Zeit ist, in der das Gehirn mit dem Reinigungsprozess beginnt, um Abfallstoffe und Giftstoffe auszuscheiden, die sich im Wachzustand ansammeln. Wir wussten jedoch nicht, wie das geschieht. Diese Erkenntnisse können uns möglicherweise Hinweise auf mögliche Strategien und Behandlungen zur Beschleunigung geben.“ die Beseitigung schädlicher Abfälle und deren Beseitigung, bevor sie schwerwiegende Folgen haben.“ .

Gehirnreinigungsmechanismus

Aber das dichte Gehirn zu reinigen ist keine leichte Aufgabe. Es gelangt in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit, die das Gehirn umgibt, durchdringt komplexe Zellnetzwerke und sammelt auf seinem Weg giftige Abfälle. Beim Verlassen des Gehirns muss die kontaminierte Flüssigkeit eine Barriere passieren, bevor sie in die Lymphgefäße in der Dura Mater gelangt – der äußeren Gewebeschicht, die das Gehirn unter dem Schädel umhüllt. Aber was treibt die Bewegung von Flüssigkeiten in, durch und aus dem Gehirn an?

Jiang Xie erklärte, dass Forscher bei der Untersuchung der Gehirne schlafender Mäuse herausfanden, dass Neuronen die Reinigungsbemühungen vorantreiben, indem sie elektrische Signale auf koordinierte Weise abfeuern, um rhythmische Wellen im Gehirn zu erzeugen. Sie stellten fest, dass solche Wellen die Flüssigkeitsbewegung antreiben.

Das Forschungsteam brachte bestimmte Bereiche des Gehirns zum Schweigen, damit die Neuronen in diesen Bereichen keine rhythmischen Wellen erzeugen. Ohne diese Wellen kann frische Liquor cerebrospinalis nicht durch stille Gehirnbereiche fließen und eingeschlossene Abfallstoffe können das Gehirngewebe nicht verlassen.

Verbessern Sie den Reinigungsprozess des Gehirns

„Einer der Gründe, warum wir schlafen, ist die Reinigung des Gehirns“, sagte Kipnis. „Und wenn wir diesen Reinigungsprozess verbessern können, wird es vielleicht möglich sein, weniger zu schlafen und gesünder zu bleiben. Nicht jeder profitiert von acht Stunden Schlaf jede Nacht, und Schlafverlust hat Auswirkungen auf die Gesundheit. Andere Studien haben gezeigt, dass Mäuse genetisch veranlagt sind.“ Wer weniger schläft, hat ein stärkeres Gehirn.“ Gesund. Könnte es daran liegen, dass sie Abfallstoffe effizienter aus ihrem Gehirn entfernen? Können wir Menschen mit Schlaflosigkeit helfen, indem wir die Reinigungsfähigkeit ihres Gehirns verbessern, sodass sie weniger Schlaf bekommen?

Gehirnwellenmuster verändern sich während der Schlafzyklen. Es ist zu beachten, dass längere Gehirnwellen mit größerer Amplitude Flüssigkeiten stärker bewegen. Forscher sind nun daran interessiert zu verstehen, warum Neuronen im Schlaf in unterschiedlichen Rhythmen feuern und welche Bereiche des Gehirns am anfälligsten für die Ansammlung von Abfallstoffen sind.

„Wir glauben, dass der Prozess der Reinigung des Gehirns mit dem Abwaschen von Geschirr vergleichbar ist“, erklärte der Neurobiologe Jiang Shih. „Sie beginnen zum Beispiel mit einer großen, langsamen, rhythmischen Kehrbewegung, um lösliche Abfälle, die über den Teller verstreut sind, zu entfernen. Dann reduzieren Sie den Bewegungsbereich und erhöhen die Geschwindigkeit dieser Bewegungen, um besonders klebrige Speisereste auf dem Teller zu entfernen.“ Trotz der unterschiedlichen Amplitude und des Rhythmus Ihrer Handbewegungen bleibt das Gesamtziel bestehen: Verschiedene Arten von Abfällen aus dem Geschirr entfernen. Das Gehirn kann seine Reinigungsmethode je nach Art und Menge der Abfälle anpassen.

Referenz: „Neuronale Dynamik steuert die Durchblutung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit und die Gehirn-Clearance“ von Li-Feng Jiang Shi, Antoine Dreu, Keshni Bhasin, Daniel Quintero, Igor Smirnov und Jonathan Kipnis, 28. Februar 2024, Natur.
doi: 10.1038/s41586-024-07108-6

Die Studie wurde gefördert durch Nationales Gesundheitsinstitut.