Sottorivista "Nature": sovvertire la cognizione! Abbiamo davvero bisogno del lavaggio del cervello?

Prodotto da: Science Popularization China

Autore: Wang Fei (dottorato in neuroscienze)

Produttore: China Science Expo

Nota dell'editore: per decifrare gli ultimi misteri delle scienze della vita, il progetto tecnologico d'avanguardia cinese ha lanciato la serie di articoli "Nuove conoscenze della vita", selezionando i risultati più all'avanguardia nel campo delle scienze della vita e interpretandoli in un linguaggio semplice il più presto possibile. Addentriamoci nel mondo della vita ed esploriamo infinite possibilità.

Negli ultimi anni, l'ipotesi di una purificazione del sistema glinfatico nel campo della ricerca sul sonno ha attirato molta attenzione. Ciò significa che dopo essersi addormentati, il fluido linfatico fluirà nel cervello e porterà via le sostanze tossiche accumulate durante il giorno, proprio come se il cervello avesse completato un'attività di purificazione.

Per confermare ulteriormente la relazione tra sonno ed eliminazione delle sostanze tossiche, in un articolo pubblicato di recente su Nature Neuroscience, gli scienziati hanno condotto un'analisi sperimentale e hanno ritenuto che le precedenti conclusioni secondo cui il sonno può "disintossicare" fossero distorte. Qual è dunque la relazione tra il sonno e il cervello? In che modo gli esseri umani fanno il "lavaggio del cervello"? Diamo un'occhiata insieme.

C'è acqua nel nostro cervello?

Spesso si dice "hai l'acqua in testa" per descrivere qualcuno che è stupido o che ha reazioni sbagliate. Ma in realtà il nostro cervello può funzionare bene perché è pieno di "acqua". Alcuni studi affermano che nel cervello umano ci sono 150 ml di "acqua", il che equivale al volume di un piccolo bicchiere di birra. Allora perché c'è acqua nel cervello umano? Non dovrebbe essere sangue?

Infatti, l'acqua presente nel cervello umano è chiamata "liquido cerebrospinale", un liquido incolore e trasparente, nel quale è sospeso e immerso il cervello umano. Se hai assistito a un incidente stradale, saprai che il cervello che schizza non è sangue rosso che vola ovunque, ma piuttosto una pozza di cervello di tofu rovesciato.

Il motivo per cui il sangue non può entrare in contatto diretto con il cervello è dovuto alla presenza di una barriera ematoencefalica tra i vasi sanguigni e il cervello. Questa barriera garantisce che il cervello umano, sede del corpo umano, sia isolato dal mondo esterno, impedendo che venga facilmente invaso da sostanze tossiche esterne e limitando anche gli effetti di alcuni ormoni esterni sul cervello.

Poiché il sangue non può fornire nutrienti e ossigeno al cervello, forma il liquido cerebrospinale a livello della barriera ematoencefalica. Nel cervello umano può scorrere solo il liquido cerebrospinale, che gli consente di funzionare. Il liquido cerebrospinale nel cranio non è una pozza stagnante; inoltre scorre ininterrottamente dai ventricoli all'acquedotto cerebrale.

I ventricoli e l'acquedotto cerebrale possono in realtà essere visti come "buchi" e "fosse" nel cervello. Nel cervello ci sono quattro fori relativamente grandi, chiamati primo, secondo, terzo e quarto ventricoli, e questi ventricoli sono pieni di "acqua". Nel cervello umano c'è una specie di fossa fognaria chiamata acquedotto cerebrale, attraverso la quale scorre il liquido cerebrospinale.

La barriera ematoencefalica, i ventricoli e il flusso del liquido cerebrospinale nel cervello.

(Fonte dell'immagine: Riferimento 1)

Perché abbiamo bisogno di fare il “lavaggio del cervello”?

Il liquido cerebrospinale nel cervello umano scorre e viene costantemente sostituito. Studi hanno dimostrato che il cervello umano ha bisogno di sostituire il liquido cerebrospinale quattro volte nell'arco di 24 ore. Allora perché dobbiamo cambiare l'acqua ogni tanto? Ci sono pesci nell'acqua del cervello?

Sì, i pesci nel cervello sono le nostre cellule cerebrali. Sebbene non possano nuotare come i pesci, espellono anche dei rifiuti. Ben presto il liquido cerebrospinale si riempie di sostanze tossiche e di scorie prodotte dal loro metabolismo.

Per questo motivo, il cervello si è evoluto in un sistema linfatico, gestito principalmente dalle cellule gliali del cervello e denominato sistema glinfatico. Questo sistema è come installare un filtro nel grande acquario del cervello umano, cambiando costantemente l'acqua al suo interno. La sostituzione e la purificazione del liquido cerebrospinale nel cervello da parte di questo sistema glinfatico è una sorta di "lavaggio del cervello" e il cervello umano può rimanere sveglio grazie a questo "lavaggio del cervello".

Sebbene il cervello rappresenti solo il 2% del peso corporeo umano (circa 1,35 kg, meno del peso di un'anguria), consuma il 20% dell'energia corporea, diventando così un grande consumatore di energia. Durante tutto questo lavoro estenuante, il cervello produce anche molte sostanze tossiche, come l'ossigeno reattivo, le immunoglobuline, i frammenti proteici, ecc.

Ancora più spaventoso è l'accumulo di beta-amiloide, una proteina associata al morbo di Alzheimer. Non è chiara la relazione tra la deposizione di queste proteine ​​e l'insorgenza del morbo di Alzheimer.

Anche se i giovani spesso restano alzati fino a tardi, il loro cervello non sembra essere danneggiato, giusto? Tuttavia, gli studi hanno dimostrato che, sebbene il cervello dei giovani possa riprendersi rapidamente dalla privazione del sonno di breve durata, l'insonnia cronica e i disturbi del sonno di lunga durata possono causare un forte stress sul metabolismo cerebrale . Il risultato è la degenerazione dei neuroni chiave coinvolti nello stato di allerta e nella normale funzione corticale, nonché l'accumulo di proteine ​​associate all'invecchiamento e alla neurodegenerazione, che potrebbero rendere le persone che restano alzate fino a tardi più suscettibili al morbo di Alzheimer.

Gli studi hanno anche dimostrato che gli anziani non subiscono spesso il "lavaggio del cervello" e che il loro tasso di sostituzione del liquido cerebrospinale è pari solo al 10% di quello dei giovani. Se i giovani restano spesso alzati fino a tardi, è come se avessero il cervello di un vecchio, pieno di scorie che non possono essere lavate via. Dopo aver sentito questo, i giovani continueranno a stare alzati fino a tardi?

Utilizzando tecniche di imaging avanzate, i ricercatori hanno scoperto che la velocità del flusso del liquido cerebrospinale aumenta durante il sonno.

(Fonte dell'immagine: Riferimento 2)

Quando avviene il lavaggio del cervello?

Spesso il lavaggio del cervello avviene di notte, mentre dormiamo. È lo stesso discorso per gli spazzaneve e i camion della spazzatura, che di solito lavorano la mattina presto, la sera o addirittura di notte per non compromettere il loro normale lavoro durante il giorno.

Naturalmente il nostro cervello non è stupido; questo sistema di pulizia si accende di notte e si spegne durante il giorno. In questo modo il lavaggio del cervello diventa una funzione speciale durante il sonno.

Nella comunità scientifica non esiste un consenso sul motivo per cui il “lavaggio del cervello” avviene spesso di notte. Guarda, hanno ricominciato a litigare di recente. Uno studio precedente affermava di aver anestetizzato i topi e di aver iniettato minuscoli traccianti fluorescenti nel loro liquido cerebrospinale, scoprendo che i traccianti entravano rapidamente nel cervello e ne uscivano lungo percorsi specifici e prevedibili.

Quando i topi si addormentavano, il liquido cerebrospinale poteva scorrere più liberamente, raggiungendo anche le parti più profonde del cervello. Nel cervello sveglio, il liquido cerebrospinale può scorrere solo lungo la superficie cerebrale e il flusso del liquido cerebrospinale durante la veglia è solo il 5% di quello durante il sonno. Durante il sonno il cervello elimina le scorie a una velocità doppia rispetto a quando è sveglio.

Dopo una serie di studi sui topi, il team ha scoperto che quando il cervello del topo è addormentato o sotto anestesia, è impegnato a ripulire i rifiuti accumulati durante la veglia. Questo risultato sconvolse l'intero pubblico non appena fu reso pubblico e sembrò dimostrare per la prima volta l'ipotesi che il sonno provochi un "lavaggio del cervello".

Ma poi arrivarono anche i risultati "schiaffo in faccia". Un articolo pubblicato il 13 maggio 2024 ha misurato direttamente la velocità di eliminazione dei metaboliti nel cervello dei topi durante lo stato di veglia, di sonno e di anestesia, e ha scoperto che la velocità di eliminazione delle sostanze dal cervello è significativamente ridotta durante il sonno e l'anestesia.

Questo risultato è in netto contrasto con i risultati precedenti e suggerisce che anche un sonno eccessivo può causare malfunzionamenti al cervello. Ciò sfida la visione tradizionale secondo cui la funzione principale del sonno è quella di eliminare le tossine dal cervello.

Naturalmente, i dibattiti scientifici sono comuni. Per quanto riguarda l'entità del "lavaggio del cervello" durante il sonno, aspettiamo e vediamo. Ma non importa se il cervello effettua il "lavaggio del cervello" di notte o di giorno, il lavoro del sistema glinfatico di pulizia delle impurità cerebrali non può essere ignorato.

I parametri cerebrali sono diversi durante la veglia e durante il sonno. Ad esempio, durante il sonno la temperatura del cervello scende di due gradi e le onde cerebrali diventano più fluide.

(Fonte dell'immagine: Riferimento 3)

Dormire bene è più importante

Indipendentemente dal fatto che sia necessario o meno sottoporsi al "lavaggio del cervello" notturno, l'importanza del sonno è evidente. Ad esempio, i delfini e le balene alternano il sonno nei due emisferi del cervello, il che consente loro di dormire bene la notte e allo stesso tempo di nuotare mentre dormono.

Se il sonno è davvero facoltativo, perché passiamo almeno un terzo della nostra vita dormendo? Quali sono le funzioni del sonno? Oltre ad aiutare il cervello a eliminare i rifiuti metabolici, come accennato in precedenza, può anche migliorare la funzione immunitaria, elaborare e immagazzinare la memoria, ecc.

Ma molte persone soffrono ancora di privazione del sonno o di disturbi del sonno. Per loro poter dormire bene la notte è un lusso. Studi hanno confermato che la mancanza di sonno a lungo termine può causare disagio fisico e può anche indurre problemi mentali come trance e allucinazioni, e persino causare la morte.

È molto utile padroneggiare delle strategie per migliorare il sonno. In generale, il sonno può essere migliorato attraverso un'attività fisica adeguata e una dieta regolare. Molte persone hanno difficoltà a dormire perché non fanno abbastanza esercizio fisico e hanno una motilità gastrica insufficiente, il che provoca loro nausea e bruciore di stomaco durante la notte, influenzando il sonno.

Un'altra cosa è dormire regolarmente e sviluppare buone abitudini. Anche il sonno fa parte del ritmo biologico. Il sole sorge a est e tramonta a ovest e le stagioni cambiano dalla primavera all'estate, dall'autunno all'inverno. Questi cambiamenti regolari influenzano il nostro organismo. Anche dormire di notte ed essere attivi durante il giorno sono requisiti del ritmo biologico. Dormire regolarmente e mantenere buoni ritmi biologici fa bene al nostro organismo.

Suggerisco a tutti di liberarsi dallo stress: niente è più importante di una buona notte di sonno.

Riferimenti:

1.Risposta neurochimica Dicembre 2015; Italiano: 40(12): 2583–2599.

2.Scienza. 18 ottobre 2013;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. Numero di registrazione PMI: 24136970; Italiano:

3.Scienza, 374,556-559(2021).DOI:10.1126/science.abi8372