وقتی خواب به نظافتچی پنهان سلول‌های عصبی تبدیل می‌شود

به گزارش خبرگزاری آنا؛ هر شب، زمانی که انسان چشم‌هایش را می‌بندد و ارتباطش با دنیای بیرون کمرنگ می‌شود، مغز وارد یکی از پرکارترین شیفت‌های کاری خود می‌شود. اندامی که در طول روز میلیارد‌ها پیام عصبی را پردازش کرده، خاطره ساخته، تصمیم گرفته و بدن را کنترل کرده است، در تاریکی شب ماموریتی متفاوت را آغاز می‌کند؛ ماموریتی که نه به فکر کردن مربوط است و نه به یادگیری، بلکه به پاکسازی خودش اختصاص دارد.

این ایده که خواب تنها زمانی برای استراحت نیست، نتیجه پژوهش‌هایی است که در سال‌های اخیر نگاه دانشمندان به عملکرد مغز را تغییر داده است. دانشگاه راچستر آمریکا که یکی از مهم‌ترین مراکز مطالعه این موضوع به شمار می‌رود، می‌گوید خواب دوره‌ای فعال از نظر زیستی است؛ زمانی که مغز یکی از حیاتی‌ترین وظایف خود یعنی پاکسازی مواد زائد را انجام می‌دهد. دانشگاه راچستر می‌گوید کشف سامانه گلیمفاتیک به پژوهشگران کمک کرده است یکی از قدیمی‌ترین پرسش‌های علوم زیستی، یعنی چرایی نیاز انسان به خواب، را بهتر توضیح دهند.

معمایی که بیش از هزاران سال دانشمندان را درگیر کرده بود

از نگاه تکامل، خواب رفتاری عجیب به نظر می‌رسد. موجود زنده برای ساعت‌ها آگاهی خود را از دست می‌دهد، توان حرکتش کاهش می‌یابد و در برابر شکارچیان یا خطر‌های محیطی آسیب‌پذیرتر می‌شود. با وجود این هزینه‌های آشکار، تقریبا همه جانوران می‌خوابند؛ موضوعی که نشان می‌دهد خواب باید مزیتی بسیار مهم برای بقا داشته باشد.

دانشگاه راچستر در معرفی این پژوهش می‌گوید سال‌ها خواب بیشتر زمانی برای بازیابی انرژی تلقی می‌شد، اما یافته‌های این گروه نشان داد خواب حالتی منفعل نیست، بلکه دوره‌ای فعال است که مغز یکی از مهم‌ترین وظایف خود، یعنی پاکسازی مواد زائد، را انجام می‌دهد.

کشفی که نگاه دانشمندان به خواب را تغییر داد

در سال ۲۰۱۲، گروهی از پژوهشگران به سرپرستی «مایکن ندرگارد»، عصب‌شناس دانشگاه راچستر، موفق شدند سامانه‌ای را شناسایی کنند که پیش از آن ناشناخته بود. این سامانه که «گلیمفاتیک» نام گرفت، شبکه‌ای است که با استفاده از مایع مغزی ـ نخاعی، مواد زائد تجمع‌یافته در بافت مغز را جابه‌جا و از آن خارج می‌کند.

به گفته دانشگاه راچستر، این سامانه پروتئین‌هایی مانند بتاآمیلوئید و تاو را که با بیماری آلزایمر و برخی بیماری‌های تحلیل‌برنده عصبی ارتباط دارند، از مغز دفع می‌کند. به نوشته دانشگاه راچستر، این کشف درک دانشمندان از اهمیت خواب را به‌طور اساسی تغییر داد، زیرا نشان داد خواب فقط دوره‌ای از استراحت نیست، بلکه فرایندی زیستی و فعال است.

مغز چگونه خودش را تمیز می‌کند؟

پاسخ این پرسش در مایعی نهفته است که مغز و نخاع را احاطه کرده است؛ مایع مغزی ـ نخاعی. مدرسه پزشکی هاروارد توضیح می‌دهد که سامانه گلیمفاتیک مانند یک شبکه مدیریت پسماند عمل می‌کند. این سامانه بخشی از مایع مغزی ـ نخاعی تازه (مایعی که به طور طبیعی مغز و نخاع را احاطه می‌کند) را وارد بافت مغز می‌کند، آن را با مایع حاوی مواد زائد اطراف سلول‌های عصبی مخلوط می‌کند و سپس این ترکیب را از مغز خارج می‌کند.

به بیان ساده، اگر سلول‌های مغزی را کارخانه‌هایی بدانیم که شبانه‌روز در حال فعالیت هستند، سامانه گلیمفاتیک همان واحد خدمات شهری است که زباله‌های تولیدشده را جمع‌آوری می‌کند. بدون این پاکسازی، مواد زائد به تدریج در محیط سلول‌ها انباشته خواهند شد.

چرا خواب عمیق اهمیت بیشتری دارد؟

پژوهشگران دانشگاه راچستر می‌گویند فعالیت سامانه گلیمفاتیک در همه مراحل خواب یکسان نیست و بیشترین کارایی آن در مرحله خواب عمیق یا خواب خواب بدون حرکات سریع چشم (non-REM) دیده می‌شود.

بر اساس یافته‌های این دانشگاه، هنگام خواب عمیق، سلول‌های مغزی اندکی کوچک‌تر می‌شوند و در نتیجه فضای بیشتری میان آنها ایجاد می‌شود. این تغییر باعث می‌شود مایع مغزی ـ نخاعی راحت‌تر در بافت مغز جریان پیدا کند و مواد زائد را با کارایی بیشتری جابه‌جا کند.

پژوهشگران این دانشگاه توضیح می‌دهند که در این مرحله، امواج مغزی، جریان خون و حرکت مایع مغزی ـ نخاعی با یکدیگر هماهنگ می‌شوند و چرخه‌ای شبانه برای نگهداری از سلامت مغز شکل می‌گیرد.

چه چیزی این جریان را به حرکت درمی‌آورد؟

دانشمندان سال‌ها می‌دانستند که هنگام خواب، مایع مغزی ـ نخاعی در فرایند پاکسازی مغز نقش دارد، اما اینکه چه نیرویی این جریان را به حرکت درمی‌آورد، همچنان پرسشی بی‌پاسخ بود.

مجله معتبر Science با استناد به پژوهشی که در نشریه Cell منتشر شده است، گزارش می‌دهد که گروه مایکن ندرگارد برای یافتن پاسخ این سؤال، موش‌هایی را در شرایط خواب طبیعی بررسی کردند. پژوهشگران با استفاده از الکترود‌ها و فیبر‌های نوری، هم‌زمان فعالیت الکتریکی مغز، حجم خون و سطح برخی مواد شیمیایی را اندازه گرفتند.

نتایج این پژوهش که مجله Science گزارش کرده است نشان داد در مرحله خواب بدون حرکات سریع چشم (non-REM)، آزاد شدن دوره‌ای نوراپی‌نفرین با نوسان‌های منظم حجم خون در مغز همراه است. پژوهشگران می‌گویند این تغییرات ناشی از انقباض و انبساط رگ‌های خونی مانند یک پمپ عمل می‌کند و به حرکت مایع مغزی ـ نخاعی در بافت مغز کمک می‌کند.

مایکن ندرگارد در گفت‌و‌گو با Science توضیح می‌دهد که، چون مغز درون جمجمه فضایی بسته دارد، هر بار که رگ‌های خونی منقبض و سپس منبسط می‌شوند، مایع مغزی ـ نخاعی نیز به حرکت درمی‌آید و در میان بافت مغز جریان پیدا می‌کند.

این پژوهش، به گفته لورا لوییس، عصب‌شناس مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) که در این تحقیق مشارکت نداشته است، یکی از نخستین شواهدی است که نشان می‌دهد یک مدار عصبی مشخص می‌تواند این فرایند پاکسازی را تنظیم کند.

آیا این موضوع به آلزایمر مربوط است؟

یکی از مهم‌ترین دلایل توجه پژوهشگران به سامانه گلیمفاتیک، ارتباط آن با بیماری آلزایمر است.

دانشگاه راچستر توضیح می‌دهد که این سامانه در پاکسازی پروتئین‌های بتاآمیلوئید و تاو نقش دارد؛ دو پروتئینی که تجمع غیرطبیعی آنها از ویژگی‌های شناخته‌شده بیماری آلزایمر است. مدرسه پزشکی هاروارد نیز می‌نویسد شواهدی وجود دارد که عملکرد ناکافی این سامانه ممکن است در روند تخریب عصبی پس از آسیب‌های مغزی و حتی در بیماری آلزایمر نقش داشته باشد.

در همین حال، دانشگاه راچستر اعلام کرده است که پژوهشگران این مرکز اکنون در حال بررسی راه‌هایی برای تقویت عملکرد سامانه گلیمفاتیک هستند؛ از جمله روش‌هایی که بتواند کاهش کارایی آن را در اثر افزایش سن جبران کند. به گفته این دانشگاه، این مطالعات می‌تواند در آینده مسیر‌های تازه‌ای برای پیشگیری یا درمان بیماری‌های عصبی و حتی بهبود رساندن دارو‌ها به مغز ایجاد کند.

با وجود این، تصویر علمی هنوز کامل نیست. Science یادآور می‌شود که همه پژوهشگران درباره همه جنبه‌های مدل گلیمفاتیک اتفاق نظر ندارند و حتی یک مطالعه منتشرشده در سال ۲۰۲۴ پیشنهاد کرده است که شاید پاکسازی برخی مواد زائد در زمان بیداری سریع‌تر از خواب انجام شود. همین اختلاف دیدگاه نشان می‌دهد که اگرچه نقش خواب در سلامت مغز بیش از گذشته روشن شده است؛ اما پژوهش درباره سازوکار دقیق این سامانه همچنان ادامه دارد.

جمع‌بندی

بیش از یک دهه پس از معرفی سامانه گلیمفاتیک، پژوهش درباره نقش آن همچنان ادامه دارد. دانشگاه راچستر این سامانه را بخشی از توضیح زیستی چرایی خواب می‌داند و پژوهشگران این دانشگاه در حال بررسی راه‌هایی برای تقویت عملکرد آن هستند. هم‌زمان، پژوهش منتشرشده در مجله Science بخشی از سازوکار حرکت مایع مغزی ـ نخاعی را روشن‌تر کرده، اما در عین حال یادآور شده است که همه پژوهشگران درباره همه جنبه‌های مدل گلیمفاتیک اتفاق نظر ندارند. مدرسه پزشکی هاروارد نیز با اشاره به نقش این سامانه در دفع مواد زائد، تأکید می‌کند که این فرایند عمدتاً در خواب عمیق رخ می‌دهد. در مجموع، آنچه تاکنون روشن شده این است که خواب دوره‌ای منفعل نیست و مغز در این زمان فرایند‌هایی را انجام می‌دهد که برای حفظ سلامت دستگاه عصبی اهمیت دارند؛ هرچند بسیاری از جزئیات این سازوکار هنوز موضوع پژوهش‌های جاری است.