뉴런은 수면 중에 뇌의 노폐물을 씻어내는 데 도움을 줍니다.

수면에는 역설이 있습니다. 그 겉보기 평온함은 두뇌의 분주한 활동과 병치됩니다. 밤은 고요하지만 뇌는 휴면상태와는 거리가 멀다. 수면 중에 뇌 세포는 리듬파로 누적되는 폭발적인 전기 펄스를 생성합니다. 이는 뇌 세포 기능이 향상되었다는 신호입니다.

그런데 우리가 쉬고 있을 때 뇌는 왜 활동하는 걸까요?

느린 뇌파는 편안하고 상쾌한 수면과 관련이 있습니다. 그리고 이제 세인트루이스에 있는 워싱턴 대학교 의과대학의 과학자들은 뇌파가 수면 중에 뇌에서 노폐물을 씻어내는 데 도움이 된다는 사실을 발견했습니다. 개별 신경 세포는 치밀한 뇌 조직을 통해 체액을 추진하는 리듬파를 생성하기 위해 협력하여 그 과정에서 조직을 세척합니다.

“이러한 뉴런은 소형 펌프입니다. 동기화된 신경 활동은 유체 흐름과 뇌에서 잔해물 제거에 힘을 실어줍니다.”라고 병리학 및 면역학과의 박사후 연구원이자 제1저자인 Li-Feng Jiang-Xie 박사가 설명했습니다. “만약 우리가 이 과정을 구축할 수 있다면, 대사 폐기물 및 정크 단백질과 같은 과도한 폐기물이 뇌에 축적되어 신경 퇴행을 초래하는 알츠하이머병 및 파킨슨병을 포함한 신경 질환을 지연하거나 예방할 가능성이 있습니다. .”

연구 결과는 2월 28일에 발표되었습니다. 자연.

뇌 세포는 생각, 감정, 신체 움직임을 조율하고 기억 형성과 문제 해결에 필수적인 동적 네트워크를 형성합니다. 그러나 그러한 에너지 소모적인 작업을 수행하려면 뇌 세포에 연료가 필요합니다. 식단에서 영양소를 섭취하는 과정에서 대사 폐기물이 발생합니다.

병리학 및 면역학 분야의 Alan A. 및 Edith L. Wolff 석좌 교수이자 BJC 연구자인 Jonathan Kipnis 박사는 “뇌가 신경퇴행성 질환을 형성하고 이에 기여할 수 있는 대사 폐기물을 처리하는 것이 중요합니다.”라고 말했습니다. Kipnis는 논문의 수석 저자입니다. “우리는 수면이 깨어 있는 동안 축적된 노폐물과 독소를 제거하기 위해 뇌가 청소 과정을 시작하는 시간이라는 것을 알고 있었습니다. 그러나 우리는 그것이 어떻게 일어나는지 몰랐습니다. 이러한 발견은 우리에게 다음과 같은 전략과 잠재적인 치료법을 제시할 수 있을 것입니다. 해로운 폐기물 제거 속도를 높이고, 심각한 결과를 초래하기 전에 제거해야 합니다.”

하지만 치밀한 뇌를 청소하는 것은 간단한 일이 아니다. 뇌를 둘러싸고 있는 뇌척수액은 복잡한 세포 그물을 통해 들어가고 엮여 이동하면서 독성 폐기물을 수집합니다. 뇌에서 빠져나오면 오염된 체액은 장벽을 통과한 후 경막(두개골 아래에서 뇌를 둘러싸고 있는 외부 조직층)의 림프관으로 흘러 들어가야 합니다. 그러면 뇌 속으로, 뇌를 통과하여 뇌 밖으로 체액이 이동하는 데 힘을 실어주는 것은 무엇입니까?

연구자들은 잠자는 쥐의 뇌를 연구하면서 뉴런이 뇌에 리듬파를 생성하기 위해 조화로운 방식으로 전기 신호를 발사함으로써 청소 노력을 한다는 것을 발견했다고 Jiang-Xie는 설명했습니다. 그들은 그러한 파동이 유체의 움직임을 촉진한다고 판단했습니다.

연구팀은 특정 뇌 영역을 침묵시켜 해당 영역의 뉴런이 리듬파를 생성하지 않도록 했습니다. 이러한 파동이 없으면 신선한 뇌척수액은 침묵된 뇌 영역을 통해 흐를 수 없으며 갇혀 있는 폐기물은 뇌 조직을 떠날 수 없습니다.

“우리가 잠을 자는 이유 중 하나는 뇌를 정화하기 위한 것입니다.”라고 Kipnis는 말했습니다. “그리고 만약 우리가 이 정화 과정을 향상시킬 수 있다면 아마도 잠을 덜 자고 건강을 유지하는 것이 가능할 것입니다. 모든 사람이 매일 밤 8시간의 수면을 취하는 것은 아니며, 수면 부족은 건강에 영향을 미칩니다. 다른 연구에서는 생쥐가 유전적으로 잠을 덜 자도록 설정되어 있는 사람은 건강한 뇌를 가지고 있습니다. 뇌에서 노폐물을 더 효율적으로 청소하기 때문일까요? 불면증을 앓고 있는 사람들의 뇌 청소 능력을 강화하여 잠을 덜 자고 살아가는 사람들을 도울 수 있을까요?”

뇌파 패턴은 수면 주기 전반에 걸쳐 변화합니다. 주목할 점은 진폭이 더 크고 뇌파가 클수록 더 많은 힘으로 체액을 이동한다는 것입니다. 이제 연구자들은 수면 중에 뉴런이 다양한 리듬으로 파동을 발생시키는 이유와 뇌의 어느 부분이 노폐물 축적에 가장 취약한지 이해하는 데 관심이 있습니다.

신경생물학자인 Jiang-Xie는 “우리는 뇌를 청소하는 과정이 설거지와 유사하다고 생각합니다.”라고 설명했습니다. “예를 들어 크고 느리고 리드미컬한 닦아내는 동작으로 시작하여 접시에 흩뿌려진 수용성 폐기물을 청소합니다. 그런 다음 동작 범위를 줄이고 이러한 움직임의 속도를 높여 접시에서 특히 끈적끈적한 음식물 쓰레기를 제거합니다. 손 움직임의 진폭과 리듬이 다양함에도 불구하고 가장 중요한 목표는 접시에서 다양한 유형의 쓰레기를 제거하는 것입니다. 어쩌면 뇌는 쓰레기의 유형과 양에 따라 청소 방법을 조정할 수도 있습니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/02/240228115509.htm