Hluboký spánek podporuje paměť prostřednictvím mozkové tekutiny a nervových rytmů, zjistil výzkum

Výzkumníci vedení Masako Tamaki z RIKEN Center for Brain Science v Japonsku uvádějí spojení mezi hlubokým spánkem a mozkomíšním mokem, čirou tekutinou, která obklopuje a podporuje mozek a míchu. Publikováno v Proceedings of the National Academy of Sciencesstudie ukazuje, jak jsou změny v signálech mozkomíšního moku během spánku – měřené pomocí MRI – časově zablokovány ke zpomalení mozkových vln a dalších nervových událostí.

Tato zjištění nabízejí vodítko k tomu, proč je stabilní spánek důležitý pro normální funkci mozku, zejména v mozkové síti, která řídí učení a paměť.

Proč spíme? Vědci si myslí, že spánek je důležitý pro upevnění vzpomínek a odstranění odpadu z mozku, který se hromadí v důsledku mozkové činnosti, když jsme vzhůru.

Předpokládá se, že spánek ovládá proudění mozkomíšního moku a mohou být proto důležité pro odstraňování tohoto odpadu. Ale jak přesně, zůstává záhadou, zvláště vezmeme-li v úvahu, že spánek má několik různých fází, včetně lehkého spánku, REM spánku a hlubokého non-REM spánku.

Pochopení role hlubokého spánku při řízení dynamiky mozkomíšního moku bylo náročné, částečně proto, že obvyklá metoda pro pozorování signálů přicházejících z tekutiny – funkční MRI sken – je extrémně hlasitá. To ztěžuje lidem dosáhnout hlubokého spánku a setrvat v této fázi dostatečně dlouho na sběr smysluplných dat.

K překonání tohoto problému Tamaki a její tým použili řídkou funkční MRI, která nepracuje nepřetržitě. Místo toho se skenování provádí přibližně každé 3 sekundy a ticha mezi skeny umožňují lidem dosáhnout hlubokého spánku. Zatímco lidé spali v MRI skeneru, byly také zaznamenány jejich mozkové vlny, protože se předpokládá, že pomalé vlny jsou důležité pro kontrolu mozkomíšního moku.

Vědci zjistili jasné rozdíly v tom, jak se signály fMRI z oblastí mozku naplněných tekutinou měnily během různých fází spánku. Pomalé mozkové vlny a další události během hlubokého non-REM spánku spustily časté středně velké zvýšení signálu během 8 sekund.

Během lehkého spánku a vzrušení byl vzorec zcela odlišný, pomalé vlny spouštěly prudký nárůst signálu, který byl pomalejší a méně častý. REM spánek také ovlivnil signál, ale změny trvaly téměř 30 sekund a byly velmi malé.

Fáze spánku byly také spojeny s aktivitou v různých mozkových sítích. Ve srovnání s lehkým spánkem, oblasti mozku související s učením a pamětí, jako je hipokampus a frontální kůra byli přednostně aktivní během pomalým spánkem.

Když vezmeme v úvahu oba výsledky, když je paměťová síť aktivní během hlubokého spánku, pomalé mozkové vlny mají specifický účinek na signál mozkomíšního moku, který se nevyskytuje během jiných fází spánku, kdy jsou různé oblasti mozku aktivnější.

Přesný význam signálu fMRI přicházejícího z mozku – konkrétně postranní komory– zůstává záhadou pro budoucí studium. Signály fMRI závisí na magnetických vlastnostech hemoglobinu v krvi, ale v mozkomíšním moku žádný není. Signál by mohl souviset s kombinací procesů spojených s mozkovou aktivitou a odstraňováním odpadu.

„Naše zjištění tomu nasvědčují hluboký spánek ovlivňuje mozkomíšního moku signalizuje jinak než lehký spánek, REM spánek nebo vzrušení,“ říká Tamaki.

„Rychlé, ale mírné zvýšení signálu může souviset s procesem, který je nezbytný pro odstranění konkrétních druhů odpadu, který se během dne hromadí v mozkové síti učení a paměti.“