Spánek zbavuje mozek toxinů a metabolitů.

Nedávná studie publikovaná v časopise Nature Neuroscience zjistila, že vyjasňování mozkových funkcí je během anestezie a spánku sníženo.

Spánek je stav zranitelnosti a nečinnosti. Vzhledem k rizikům této zranitelnosti se předpokládá, že spánek může přinášet určité výhody. Bylo navrženo, že spánek odstraňuje toxiny a metabolity z mozku prostřednictvím glymfatického systému. Toto tvrzení má důležité důsledky; například snížené odstraňování toxinů v důsledku chronicky špatného spánku může zhoršit Alzheimerovu chorobu.

Mechanismy a anatomické dráhy, kterými jsou toxiny a metabolity odstraňovány z mozku, zůstávají nejasné. Podle glymfatické hypotézy bazální tok tekutiny, poháněný hydrostatickými tlakovými gradienty z arteriálních pulzací, aktivně odstraňuje soli z mozku během pomalovlnného spánku. Kromě toho sedativní dávky anestetik zvyšují odstraňování. Zda spánek zvyšuje odstraňování prostřednictvím zvýšeného bazálního průtoku, zůstává neznámé.

V této studii vědci měřili pohyb tekutin a clearance mozku u myší. Nejprve stanovili difuzní koeficient fluorescein isothiokyanátu (FITC)-dextranu, fluorescenčního barviva. FITC-dextran byl injikován do nucleus caudatus a fluorescence byla měřena ve frontální kůře.

Počáteční experimenty zahrnovaly čekání na dosažení ustáleného stavu, bělení barviva v malém objemu tkáně a stanovení difuzního koeficientu měřením rychlosti pohybu neběleného barviva do bělené oblasti. Technika byla validována měřením difuze FITC-dextranu v agarózových gelech simulujících mozek, které byly modifikovány tak, aby se aproximovaly optickou absorpci a rozptyl světla mozkem.

Výsledky ukázaly, že difuzní koeficient FITC-dextranu se nelišil mezi anestetizovaným a spánkovým stavem. Tým poté měřil mozkovou clearance v různých stavech bdělosti. U myší, kterým byl injekčně podán fyziologický roztok nebo anestetikum, použili malé množství fluorescenčního barviva AF488. Toto barvivo se volně pohybovalo v parenchymu a mohlo pomoci přesně kvantifikovat mozkovou clearance. Byla také provedena srovnání mezi bdělým a spánkovým stavem.

Při maximálních koncentracích byla clearance u myší léčených fyziologickým roztokem 70–80 %, což naznačuje, že normální mechanismy clearance nebyly narušeny. Clearance však byla významně snížena při použití anestetik (pentobarbital, dexmedetomidin a ketamin-xylazin). Kromě toho byla clearance snížena i u spících myší ve srovnání s bdělými myšmi. Difuzní koeficient se však mezi anestetizovaným a spánkovým stavem významně nelišil.

A. Tři nebo pět hodin po injekci AF488 do CPu byly mozky zmrazeny a nakrájeny na kryořezy o tloušťce 60 μm. Průměrná intenzita fluorescence každého řezu byla měřena fluorescenční mikroskopií; poté byly zprůměrovány průměrné intenzity skupin čtyř řezů.

B. Průměrná intenzita fluorescence byla převedena na koncentraci pomocí kalibračních dat uvedených v doplňkovém obrázku 1 a vynesena do grafu proti předozadní vzdálenosti od místa injekce pro bdělý (černý), spící (modrý) a anestezii KET-XYL (červený). Nahoře jsou data po 3 hodinách. Dole jsou data po 5 hodinách. Čáry představují Gaussovské aproximace dat a chybové úsečky ukazují 95% intervaly spolehlivosti. Po 3 i 5 hodinách byly koncentrace KET-XYL během anestezie (P

C. Reprezentativní snímky řezů mozku v různých vzdálenostech (anteroposteriorně) od místa injekce AF488 po 3 hodinách (horní tři řádky) a po 5 hodinách (dolní tři řádky). Každý řádek představuje data pro tři bdělé stavy (bdělý stav, spánek a anestezie KET-XYL).

Studie zjistila, že mozková clearance byla během anestezie a spánku snížena, což je v rozporu s předchozími zprávami. Clearance se může lišit v závislosti na anatomickém místě, ale stupeň variability může být malý. Inhibice clearance ketaminem-xylazinem však byla významná a nezávislá na místě.

Nicholas P. Franks, jeden z autorů studie, uvedl: „Výzkumná oblast se natolik zaměřila na myšlenku úklidu jako jednoho z klíčových důvodů, proč spíme, že nás velmi překvapily opačné výsledky.“

Je obzvláště důležité poznamenat, že výsledky se týkají malého objemu barviva, které se volně pohybuje v extracelulárním prostoru. Větší molekuly mohou vykazovat odlišné chování. Přesné mechanismy, kterými spánek a anestezie ovlivňují vyčištění mozku, navíc zůstávají nejasné; tato zjištění však zpochybňují představu, že primární funkcí spánku je vyčistit mozek od toxinů.