Naukowcy od lat próbują odkryć, dlaczego niemal wszystkie zwierzęta śpią, pomimo iż osłabia to ich czujność i naraża na atak drapieżników. Wiele badań aktywności mózgu podczas snu zostało przeprowadzonych, by wyjaśnić tę zagadkę, lecz przyniosły one niespójne rezultaty. Dlatego zespół badaczy z Uniwersytetu w Tsukubie w Japonii opracował nową metodę pomiaru przepływu krwi przez naczynia włosowate mózgu, dzięki której odkrył różnice między aktywnością czerwonych krwinek w poszczególnych fazach snu u myszy. Wyniki ich pracy zostały opublikowane w czasopiśmie ‘Cell Reports’.
Aby odkryć dynamikę przepływu krwi przez mózg w trakcie snu i czuwania, naukowcy użyli nowatorskiej techniki łączącej kilka metod. Wykorzystali specjalny barwnik, aby oznaczyć znajdujące się na powierzchni kory mózgu naczynia włosowate, w których dochodzi do wymiany substancji odżywczych oraz odpadów (zbędnych produktów przemiany materii) między neuronami i krwią. Następnie monitorowali ich funkcjonowanie za pomocą mikroskopu fotonowego. W ten sposób mogli obserwować ruch czerwonych krwinek u żywych, śpiących zwierząt. Jednocześnie sygnał z elektroencefalografu (EEG) i elektromiografu (EMG) umożliwił naukowcom określenie, w jakiej fazie snu znajdują się zwierzęta. Dzięki temu uzyskali oni precyzyjną wizualizację ruchu czerwonych krwinek w naczyniach włosowatych mózgu, co umożliwiło porównanie przepływu krwi w różnych fazach snu. Wyniki ujawniły dotychczas nieznany aspekt fazy snu REM, czyli tej, w której pojawiają się marzenia senne.
“Zaskoczyły nas wyniki tych obserwacji. Odkryliśmy ogromny przepływ czerwonych krwinek przez naczynia włosowate mózgu podczas snu REM. Jednocześnie przepływ tych krwinek w pozostałych fazach snu był podobny do tego, który występuje w czasie czuwania. Dowodzi to, iż sen REM jest wyjątkowym stanem” – opowiada profesor Hayashi, autor badania.
W kolejnym etapie eksperymentu zespół naukowców zakłócił normalny sen myszy, by w wywołać tzw. “powrotną” fazę REM. Jest to mocniejsza forma zwykłej fazy REM i ma za zadanie kompensować wcześniejsze zakłócenie. Wyniki pomiaru przepływu krwi wykazały, że wzrósł on wyraźniej w powrotnej fazie REM w porównaniu do zwykłej. Jednak gdy naukowcy zastosowali tę samą procedurę u myszy pozbawionych receptorów adenozyny A2a, efekt zniknął. Te wyniki sugerują, że adenozyna jest przynajmniej częściowo odpowiedzialna za zmiany przepływu krwi przez mózgowie w trakcie snu REM. Zablokowanie tych samych receptorów u ludzi sprawia m.in., że wzrasta pobudzenie wywołane wypiciem filiżanki kawy.
Zmniejszenie przepływu krwi w mózgu oraz skrócenie fazy snu REM towarzyszą rozwojowi choroby Alzheimera, powstającą wskutek nagromadzenia się złóż odpadów w mózgu. Zatem istnieje możliwość, iż zwiększenie przepływu krwi w naczyniach włosowatych mózgowia podczas fazy snu REM jest niezbędnym czynnikiem dla poprawnego usuwania zbędnych produktów przemiany materii z mózgu. W tym badaniu wykazano też, jak istotna jest w tym procesie rola receptorów adenozyny A2a. W przyszłości jego wyniki mogą umożliwić opracowanie nowej terapii schorzeń neurodegeneracyjnych, w tym choroby Alzheimera.
Podsumowując, japońscy naukowcy odkryli, że u myszy przepływ krwi przez naczynia włosowate mózgu wzrasta podczas fazy snu REM. Dodatkowo wykazali, że receptory adenozyny A2a odgrywają istotną rolę w tym procesie. Wyniki pracy uczonych przynoszą nowy wgląd w dotychczasowe rozumienie funkcji snu i śnienia, a także dają nadzieję na opracowanie nowej terapii chorób neurodegeneracyjnych.
