L'ultimo articolo su Nature: è molto importante avere acqua nel cervello! ?

Negli ultimi anni, nel campo della ricerca sul sonno è emersa un'ipotesi di "pulizia del sistema glinfatico", che ha attirato molta attenzione nel settore. Ciò significa che dopo che il corpo umano entra in uno stato di sonno, il fluido linfatico fluirà nel cervello, eliminando le "sostanze tossiche" accumulate durante il giorno, il che equivale a completare una "pulizia" del cervello. Per confermare ulteriormente la relazione tra il sonno e l'eliminazione delle sostanze tossiche da parte del sistema glinfatico, alcuni scienziati hanno recentemente pubblicato un articolo su Nature Neuroscience, utilizzando analisi sperimentali per concludere che le nostre precedenti inferenze sul sonno come meccanismo di "disintossicazione" erano distorte.

Quindi, qual è l'effetto del sonno sul cervello? Come fanno gli esseri umani a “pulire” i “rifiuti cellulari” del cervello? Diamo un'occhiata insieme.

C'è acqua nel nostro cervello?

Spesso si usa la frase "Il tuo cervello è pieno d'acqua!" per descrivere qualcuno che è stupido o reagisce in modo sbagliato. In realtà, però, il nostro cervello funziona bene perché è pieno di “acqua”. Studi hanno dimostrato che nel cervello umano ci sono 150 ml di "acqua", ovvero il volume di un piccolo bicchiere di birra. 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 in cui il cervello umano è sospeso e immerso.

Il motivo per cui il sangue non può entrare in contatto diretto con il cervello è che non può fornirgli nutrienti e ossigeno. Tra i vasi sanguigni e il cervello esiste una barriera ematoencefalica che garantisce l'isolamento del cervello umano, sede del corpo umano, dal mondo esterno. Nel cervello umano può scorrere solo il liquido cerebrospinale. Scorre dai ventricoli all'acquedotto cerebrale per il normale funzionamento del cervello. Non solo può garantire che il cervello non venga facilmente invaso da sostanze tossiche esterne, ma anche limitare gli effetti di alcuni ormoni esterni sul cervello.

I ventricoli e l'acquedotto cerebrale possono in realtà essere visti come "buchi" e "fosse" nel cervello. Nel cervello ci sono quattro grandi "buchi", ovvero il primo, il secondo, il terzo e il quarto ventricolo, che sono pieni di "acqua". Nel cervello umano c'è un'altra "fossa" che è simile a una fogna: l'acquedotto cerebrale. Attraverso questa "fossa" esce il liquido cerebrospinale dal cervello.

Rappresentazione schematica della barriera ematoencefalica, dei ventricoli e del flusso del liquido cerebrospinale nel cervello. Fonte dell'immagine: Riferimento [1]

Perché dobbiamo “cambiare l’acqua”?

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 al giorno nell'arco di 24 ore. Quindi, perché il cervello ha bisogno di “cambiare acqua”? Ci sono pesci nell'“acqua” del cervello? Sì, i "pesci" nel cervello sono le nostre cellule cerebrali. Sebbene non possano nuotare come veri pesci, espellono "rifiuti" e presto il liquido cerebrospinale si riempirà di sostanze tossiche prodotte dal metabolismo.

Il cervello ha sviluppato un sistema linfatico, composto principalmente da cellule gliali cerebrali e chiamato sistema glinfatico. Ciò equivale ad installare un filtro nel "grande acquario" del cervello umano e a "cambiare costantemente l'acqua" nel cervello. È proprio grazie al sistema glinfatico che provvede alla sostituzione e alla pulizia del liquido cerebrospinale che il cervello umano riesce a rimanere sveglio.

Sebbene il cervello rappresenti solo il 2% del peso corporeo umano, ovvero circa 1,35 kg, ovvero meno del peso di un'anguria, consuma il 20% dell'energia corporea, il che lo rende un "grande consumatore di energia". Un'elevata quantità di lavoro di consumo produrrà molte sostanze tossiche, come ossigeno reattivo, immunoglobuline, frammenti proteici, ecc. Ancora più spaventoso è l'accumulo di beta-amiloide, una proteina associata al morbo di Alzheimer. La deposizione di queste proteine ​​è strettamente correlata all'insorgenza del morbo di Alzheimer.

Ma i giovani spesso restano alzati fino a tardi, eppure il loro cervello non subisce danni? Gli studi hanno dimostrato che, sebbene la vitalità cerebrale dei giovani possa recuperare rapidamente dalla mancanza di sonno a breve termine , l'insonnia cronica e i disturbi del sonno a lungo termine causeranno uno stress intenso al metabolismo cerebrale, che causerà la degenerazione di neuroni chiave correlati alla vigilanza e alla normale funzione corticale, nonché il continuo accumulo di proteine ​​correlate all'invecchiamento e alla neurodegenerazione, rendendo le persone che restano alzate fino a tardi più suscettibili al morbo di Alzheimer.

Studi hanno inoltre dimostrato che il tasso di sostituzione del liquido cerebrospinale negli anziani è pari solo al 10% di quello dei giovani. In altre parole, se i giovani restano spesso alzati fino a tardi, il loro cervello è equivalente a quello degli anziani.

Tecniche di imaging avanzate hanno dimostrato che la velocità del flusso del liquido cerebrospinale aumenta quando il cervello è addormentato. Fonte dell'immagine: Riferimento [2]

Quando bisogna “cambiare l’acqua”?

Il "cambiamento d'acqua" nel cervello avviene spesso mentre dormiamo, proprio come accade agli spazzaneve e ai camion della spazzatura, che di solito lavorano la mattina presto, la sera o addirittura la mattina presto. Allo stesso modo, il sistema di pulizia del cervello si attiva di notte e si disattiva durante il giorno, e "cambiare l'acqua" diventa una funzione speciale quando dormiamo.

Tuttavia, la comunità scientifica non è ancora giunta a una conclusione sulla ricerca teorica secondo cui il cervello "cambia frequentemente l'acqua" durante la notte. Guarda, hanno ricominciato a litigare di recente. In uno studio precedente, i ricercatori hanno anestetizzato i topi e iniettato minuscole sostanze traccianti fluorescenti nel liquido cerebrospinale dei topi. I traccianti entravano rapidamente nel cervello e ne uscivano seguendo un percorso specifico e prevedibile. Quando i topi si addormentavano, il liquido cerebrospinale scorreva più liberamente, raggiungendo anche le parti più profonde del cervello, mentre quando erano svegli, il liquido cerebrospinale poteva scorrere solo lungo la superficie del cervello e la velocità di flusso era solo il 5% di quella dello stato di sonno.

Dopo aver condotto una serie di studi sui topi, il team ha scoperto che quando il cervello dei topi è in stato di sonno o anestesia, è impegnato a eliminare i "rifiuti" metabolici che si accumulano quando sono svegli. Studi hanno dimostrato che la velocità con cui il cervello dei topi elimina i "rifiuti" metabolici durante il sonno può essere doppia rispetto allo stato di veglia. Questo risultato sembra essere il primo a dimostrare l'ipotesi che il cervello "cambia acqua" durante il sonno.

Ma poi arrivarono anche i risultati "schiaffo in faccia". Una breve newsletter pubblicata su Nature Neuroscience il 13 maggio 2024 ha misurato direttamente la velocità di eliminazione dei metaboliti nel cervello del topo quando è sveglio, addormentato e anestetizzato, e ha scoperto che la velocità di eliminazione delle sostanze dal cervello è significativamente ridotta quando il topo è in stato di sonno e anestesia. Questo risultato è in netto contrasto con i risultati di ricerche precedenti e suggerisce che un sonno eccessivo può causare malfunzionamenti al cervello. Ciò mette in discussione il concetto tradizionale secondo cui la funzione principale del sonno è quella di eliminare le tossine dal cervello.

Naturalmente, i dibattiti scientifici sono frequenti e resta da stabilire se la velocità con cui il sonno "cambia l'acqua" sia elevata o bassa. Ma sia che si "cambi l'acqua" di notte o di giorno, il lavoro del sistema glinfatico di pulizia delle impurità dal cervello non può essere ignorato.

I parametri cerebrali sono diversi tra lo stato di veglia e quello di 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]

È importante dormire bene la notte

In breve, indipendentemente dal fatto che il cervello "cambi o meno l'acqua" durante la notte, l'importanza del sonno è evidente. Ad esempio, i delfini e le balene alternano l'emisfero del cervello in cui dormono, in modo da riuscire sia a dormire bene la notte sia a nuotare mentre dormono.

Trascorriamo almeno un terzo della nostra vita dormendo, quindi puoi immaginare quanto sia importante il sonno. Quali sono quindi le funzioni del sonno? Oltre a quanto detto sopra, il sonno può aiutare il cervello a ripulire i metaboliti cellulari, rafforzare la funzione immunitaria dell'organismo e aiutarci a elaborare e immagazzinare la memoria. Tuttavia, nella società moderna molte persone soffrono di "disturbi del sonno".

Studi hanno dimostrato che la mancanza di sonno a lungo termine può causare disagio fisico e può anche indurre confusione mentale e persino allucinazioni; nei casi più gravi, si corre il rischio di morte.

Visto che il sonno è così importante, come possiamo migliorarlo? Possiamo garantire il sonno facendo esercizio fisico adeguato e mangiando regolarmente. Molte persone hanno difficoltà a dormire perché la mancanza di esercizio fisico provoca una motilità gastrica insufficiente, che le rende soggette a nausea e bruciore di stomaco durante la notte, influendo sulla qualità del sonno. Il sole sorge a est e tramonta a ovest, le quattro stagioni cambiano e anche il sonno fa parte del ritmo biologico. Questi cambiamenti regolari influenzano gli organismi. Seguire i ritmi biologici e sviluppare buone abitudini del sonno farà bene al nostro corpo.

Dormire bene la notte può mantenere il cervello più sano. Spero che ognuno di noi abbia un corpo sano.

Riferimenti

[1]Risposta Neurochem. Dicembre 2015; Italiano: 40(12): 2583–2599. doi:10.1007/s11064-015-1581-6.

[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

Pianificazione e produzione

Prodotto da Science Popularization China

Autore: Wang Fei, PhD in Neuroscienze

Produttore丨China Science Expo

Redattore: Dong Nana

Revisionato da Xu Lailinlin