깊은 수면으로 가라 앉으면 활동주기가 닫힌 눈꺼풀 뒤에서 시작됩니다. 첫째, 뇌를 통해 느린 전기파 펄스. 몇 초 후, 뇌 내의 혈액량이 떨어집니다. 그런 다음 뇌척수액의 물결이 일반적인 흐름 방향을 역전시키고 뇌의 하부 및 중앙 부분의 큰 구멍을 통해 위로 이동합니다. 패턴은 비 렘 수면 기간 동안 분당 약 3 회 반복됩니다. 눈이 여전히 남아있을 때 일반적으로 꿈없는 단계입니다.
최근의 연구에서 연구원들은이 세 가지 현상을 처음으로 통합하는 리듬 시퀀스를 관찰했으며 그들 사이의 인과 관계를 발견했습니다. 그들의 발견은 수면이 몇 년 전만해도 뇌에서 발견 된 모호한“배관 시스템”의 요소를 주도함으로써 뇌의 복지를 어떻게 보호 할 수 있는지를 분명히합니다. 언젠가, 새로 발견 된 메커니즘은 알츠하이머 병 및 기타 조건 환자의인지 적 감소를 예방하기위한 새로운 치료의 기초가 될 수 있지만, 수면의 생리적 역학에 대한 이해를 심화시키는 데 이미 가치가 있습니다.
.수면은 다소 초현실적 인 현상이라고 보스턴 대학교의 생의학 공학 조교수이자 연구의 선임 저자는 말합니다. 우리는 매일 우리의 인식과 생리학의 많은 측면이 극적으로 그리고 동시에 변화하는 변경된 의식 상태에 들어갑니다. 그러나 우리는 그것 없이는 살 수 없습니다. 수면이 박탈 된 동물, 심지어 수면이 불충분하게인지 감소와 관련이 있습니다.
수년 동안 과학자들은 수면 방해로 인한 피해가 뇌의 폐기물이나 독소의 과잉 축적과 관련이 있다고 의심했습니다. 연구에 따르면 수면은 폐기물 제거에 중요하지만 세부 사항은 안개가 컸습니다. 2012 년 로체스터 대학교 의료 센터의 신경 과학자 인 Maiken Nedergaard의 실험실 연구는 뇌의 폐기물 제거 경로, 글리 림프 (glial-lymphatic) 시스템으로 보이는 것을 확인했습니다. 이것은 뇌 내에서 유체를 수행 할 수있는 뇌의 신경교 세포에 의해 형성된 얇은 채널 세트입니다. 문제는 그럴듯한 메커니즘이 수면의 신경 학적 징후를 혈당 시스템과 또는 뇌척수액 (CSF)의 움직임과 더 일반적으로 연결하는 것처럼 보이지 않았다는 것입니다. Lewis는“우리는 무엇이 바뀌 었는지 잘 모르겠습니다.
그러나 동물 실험은 수면 뇌파 활동과 뇌를 통한 체액의 흐름 사이에 상관 관계가 있음을 암시했다. 잠자는 인간의 두뇌에서 그러한 패턴을 찾는 것은 답을 얻는 좋은 방법처럼 보였습니다.
이 연구자들은 밤 늦게 자연적인 수면주기를 감시했다고 보스턴 대학의 생물 의학 공학 연구 조교 이자이 연구의 첫 저자는 말했다. 그들은 뇌파, 혈액 산소화 및 CSF 움직임을 동시에 측정하기를 원했기 때문에 전극을 13 명의 인간 대상의 두피에 부착하여 MRI 기계에 침대에 넣었습니다. 마티노스 생물 의학 영상 센터 (Martinos Center for Biomedical Imaging)의 협력자들은 뇌를 이미지화하는 새로운 방법을 공식화하는 데 도움이되었습니다. 가속화 된 MRI 프로세스는 초당 여러 그림을 찍고 유체 유입을 감지하여 스캔에서 매우 밝은 영역으로 나타났습니다.
.이 측정의 조합은 강력하게 유익하고“놀라운 패턴을 드러냈다”고 예일 대학의 마취학 교수 인 헬렌 벤 베니 스테 (Helene Benveniste)는이 프로젝트를 수행하지 않았다. 그것은 사이클의 요소가 제 시간에 정렬되었으며, 하나는 마지막을 밀접하게 따른다는 것을 보여 주었다. 그러나 그것은 단지 상관 관계 일 뿐이었고, 연구원들은주기의 각 부분이 다음에 발생했다는 증거를 원했습니다.
이를 위해 그들은 뇌의 확립 된 역학을 기반으로 모델을 구축했습니다. 예를 들어, 뇌의 전기 활동은 혈류 패턴을 변화시키는 것으로 이미 알려져 있습니다. 매우 활성 뉴런은 더 많은 산소와 에너지가 필요하기 때문입니다. 과학자들의 모델에서, 뉴런이 조용한 느린 파도의 일부는 뇌의 일부에서 혈류를 감소시켰다. 그러나 조직의 혈액량이 감소함에 따라 CSF는 아마도 혈당 시스템을 통해 보상하기 위해 유입되었습니다. 이 모델은 인과 관계를 제안하기에 충분히 관찰 한 타이밍과 일치했습니다.
뇌의 큰 공간 (세 번째 및 네 번째 심실) 내 에서이 유체 운동 패턴이 뇌의 나머지 부분으로 확장되는지 여부는 알려져 있지 않습니다. 초기 동물 연구는 심실에 초점을 맞추지 않고 뇌 조직 내의 작은 공간을 통해 유체가 어떻게 퍼지는지를 조사하고 그곳에 발생하는 폐기물을 제거했습니다. 그러나 보스턴 그룹이 보는 것은 매우 유사한 유체 역학을 반영 할 수 있다고 워싱턴 대학교 의과 대학의 정신과 및 신경 과학 교수 인 Jeffrey Iliff는 신경 퇴행성 조건을 연구하는 Jeffrey Iliff가 말했다.
로체스터 대학교의 기계 공학 조교수 인 제프리 티프 (Jeffrey Tithof)는“아직 정착되지 않은 자세한 질문이 많이 있지만 이것은 큰 발전입니다. 그의 팀은 혈당 시스템을 연구했으며 최근 출판되지 않은 결과 중 일부는이 인간 이미징에서 볼 수있는 혈액 및 CSF의 교대와 잘 어울립니다. "우리는 모두 그것에 대해 매우 흥분합니다."
이 연구는 CSF가 뇌에서 폐기물을 제거 할 수있는 방법에 대한 더 세밀한 정보가 부족하지만,이 메커니즘의 제한된 개요조차도인지 질병에 대한 이해를 발전시킬 수 있습니다.
.과학자들은 수면과 알츠하이머 사이의 관계를 관찰했습니다. 수면 중단은 종종 질병보다 우선합니다. 이 연결의 생물학은 알려져 있지 않지만, 그럴듯한 설명은 뇌의 혈류를 변화시킴으로써 CSF의 수면 트리거 파와 관련된 전기 신호가 뉴런 주변의 독성 아밀로이드 플라크를 씻어내는 것입니다. 수면을 방해하는 것은 플라크가 알츠하이머를 축적하고 유발할 수 있습니다. Iliff는“이와 같은 연구가 매우 흥미 진진한 이유 중 하나는 그것이 실제로 적합 할 수있는 한 가지 가능한 설명을 제공하기 때문입니다. "그러나 우리는 그것을 테스트해야합니다."
Lewis와 그녀의 팀은 뇌 장애가있는 대상에서 이러한 역학을 조사 할 연구를 준비하고 있습니다. 그럼에도 불구하고 젊고 건강한 두뇌에서의 이러한 최근 관찰은 진화하는 수면 기능에 대한 세부 사항을 추가하는 시퀀스를 공개했습니다.
우리는 수세기 동안 수면에 대해 이러한 질문을하고 있다고 Iliff는 말했다. "모든 사람들이 많은 관심을 기울이는 것이지만 신비한 일입니다." 그는 다음과 같이 덧붙였습니다.“수면에 대한 우리의 이해와 경험은 우리가 누구이며 매일 무엇을하는지에 근거합니다.”
