Lori Somnul nu înseamnă o perioadă în care creierul pur și simplu se oprește și așteaptă dimineața. În timp ce dormim au loc numeroase procese importante, de la consolidarea memoriei până la circulația lichidelor implicate în îndepărtarea produșilor reziduali rezultați din activitatea cerebrală.
Oamenii de știință au făcut acum un pas înainte în înțelegerea acestui mecanism. Cu ajutorul unei tehnologii care combină imagistica prin rezonanță magnetică și inteligența artificială, cercetătorii au reușit să estimeze viteza cu care lichidul circulă prin diferite regiuni ale creierului. Rezultatele arată că deplasarea poate fi foarte diferită în funcție de traseul parcurs.
Creierul dispune de propriul sistem de eliminare a reziduurilor
Mecanismul studiat este cunoscut drept sistemul glimfatic. Prin intermediul acestuia, lichidul circulă prin și în jurul creierului și participă la eliminarea unor produși reziduali ai metabolismului cerebral.
Printre moleculele transportate se află și beta-amiloidul, o proteină care a atras o atenție deosebită deoarece acumularea sa sub forma plăcilor de amiloid este una dintre caracteristicile bolii Alzheimer.
Cercetările anterioare au arătat că activitatea acestui sistem este strâns legată de somn, în special de anumite faze ale acestuia. Problema oamenilor de știință a fost însă măsurarea precisă a unor fluxuri extrem de lente în interiorul unui creier viu.
Inteligența artificială a ajutat la măsurarea unui proces greu de observat
Pentru a obține mai multe informații, cercetători de la University of Rochester, Brown University și University of Copenhagen au dezvoltat o tehnică denumită MR-AIV.
Metoda combină datele obținute prin RMN cu inteligența artificială și modele bazate pe legile fizicii. În acest fel, oamenii de știință pot estima viteza de deplasare a lichidului și permeabilitatea țesuturilor prin care acesta circulă.
RMN-ul poate produce imagini tridimensionale detaliate ale creierului, însă fluxurile analizate sunt atât de lente încât viteza lor nu poate fi măsurată ușor în mod direct. Cercetătorii au urmărit, în schimb, felul în care o substanță de contrast se deplasează în timp, iar sistemul bazat pe inteligență artificială a folosit aceste informații pentru realizarea estimărilor.
Lichidul încetinește puternic atunci când intră în țesutul cerebral
Una dintre cele mai interesante observații este diferența foarte mare dintre vitezele cu care lichidul circulă prin diferite zone.
În spațiile mai deschise din jurul creierului, acesta se poate deplasa cu o viteză de câțiva micrometri pe secundă. Atunci când pătrunde în țesutul cerebral dens, deplasarea poate deveni de aproximativ 50 de ori mai lentă.
Creierul pare să aibă astfel trasee foarte diferite pentru circulația lichidelor. În anumite spații deplasarea este relativ rapidă, în timp ce trecerea prin țesutul cerebral propriu-zis reprezintă un proces mult mai lent.
Înțelegerea acestei diferențe îi poate ajuta pe cercetători să afle mai multe despre modul în care produșii reziduali sunt transportați și eliminați.
Descoperirea ar putea oferi noi informații despre Alzheimer
Unul dintre domeniile în care noua metodă ar putea deveni importantă este cercetarea bolii Alzheimer.
Pentru că sistemul glimfatic participă la eliminarea unor molecule precum beta-amiloidul, cercetătorii vor să afle dacă circulația lichidului se modifică odată cu înaintarea în vârstă sau în cazul unor afecțiuni neurologice.
Studiul nu demonstrează însă că o circulație mai lentă provoacă Alzheimer. Nici nu arată că accelerarea procesului ar putea preveni boala. Principala realizare este dezvoltarea unei metode prin care un fenomen extrem de greu de observat poate fi măsurat mai precis.
În viitor, cercetătorii speră să compare valorile întâlnite într-un creier sănătos cu cele observate în cazul persoanelor cu diferite boli neurologice.
Tehnologia nu este încă folosită pentru măsurători la oameni
Rezultatele trebuie privite și prin prisma unei limitări importante. Cercetarea se află încă într-o etapă experimentală, iar echipa lucrează la stabilirea unor valori de referință la animale, inclusiv la șoareci.
Obiectivul este ca, în viitor, tehnologia să poată fi aplicată și oamenilor. Cercetătorii ar putea analiza atunci dacă fluxul lichidului cerebral se modifică în cazul Alzheimerului, al îmbătrânirii sau după traumatisme craniene.
De exemplu, după o comoție cerebrală ar putea deveni posibilă verificarea modului în care circulația acestor lichide a fost afectată.
Somnul rămâne esențial, dar studiul nu stabilește un număr „perfect” de ore
Rezultatele nu înseamnă că o singură noapte în care dormim prost determină acumularea periculoasă de „toxine” în creier. Studiul nici nu stabilește câte ore trebuie să dormim pentru ca sistemul glimfatic să funcționeze la capacitate maximă.
Cercetarea oferă mai degrabă o imagine mai detaliată asupra unui mecanism asociat somnului și arată cât de diferită poate fi viteza de circulație a lichidului în funcție de zona prin care acesta trece.
Descoperirea este importantă tocmai pentru că le oferă oamenilor de știință un instrument nou pentru studierea acestui proces. Înțelegerea modului în care creierul își elimină produșii reziduali ar putea ajuta, în timp, la descifrarea schimbărilor care apar odată cu îmbătrânirea și în anumite boli neurologice.
Sursa foto + text: csid.ro
