מחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מדעי המוח בטבע דיווח כי פינוי המוח מופחת במהלך הרדמה ושינה.
שינה מייצגת מצב של חוסר פעילות פגיע. בהתחשב בסיכונים של פגיעות זו, ההנחה היא ששינה עשויה להעניק תועלת מסוימת. הוצע כי שינה מפנה רעלים ומטבוליטים מהמוח דרך מערכת הגלימפה. לרעיון הזה יש השלכות מהותיות; למשל, פינוי רעלים מופחת עקב שינה לקויה כרונית עלול להחמיר את מחלת האלצהיימר.
כיצד מפנים רעלים ומטבוליטים מהמוח עדיין לא ברור, עם מחלוקות לגבי מנגנוני הפינוי והמסלולים האנטומיים. על פי ההשערה הגלימפטית, זרימת הנוזל בתפזורת, המונעת על ידי דרגות לחץ הידרוסטטיות מפעימות עורקים, מנקה באופן פעיל מומסים פרנכימה במוח במהלך שינה שאינה מהירה בתנועת עיניים. יתר על כן, במינוני הרגעה, חומרי הרדמה משפרים את הפינוי. לא ידוע אם שינה מגדילה את הפינוי על ידי זרימת כמות גדולה יותר.
תקשורת קצרה: פינוי המוח מופחת במהלך השינה וההרדמה. קרדיט תמונה: vetre / Shutterstock
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים מדדו תנועת נוזלים ופינוי במוחם של עכברים. ראשית, נקבע מקדם הדיפוזיה של פלואורססאין איזותיוציאנט (FITC)-דקסטרן, צבע ניאון. FITC-dextran הוזרק ל-caudate putamen, ונמדדה הקרינה בקורטקס הקדמי.
ניסויים ראשוניים כללו המתנה למצב יציב, הלבנת הצבע בנפח רקמה קטן וקביעת מקדם הדיפוזיה מקצב התנועה של הצבע הלא מולבן לאזור המולבן. המתודולוגיה אומתה על ידי מדידת דיפוזיה של FITC-dextran בג'לי פנטום מוח אגרוז ששונו כדי להעריך את תכונות הקליטה האופטית ופיזור האור של המוח.
התפלגות האור הייתה משוערת לפי התפלגות גאוסית חצי כדורית. התאוששות הקרינה נרשמה 30 שניות לאחר ההלבנה. החוקרים ציינו כי הנתונים (ההקלטה) הללו ומהלך הזמן החזוי תיאורטית היו מתאימים ביותר. יתר על כן, ערכי מקדם הדיפוזיה היו תואמים לערכים שנאמדו בשיטה ישירה (ללא הבהנה פוטולוגית).
לאחר מכן, מקדם הדיפוזיה של FITC-dextran נמדד in vivo. ברגע שהוזרק לתוך ה-caudate putamen, זה היה ניתן לזיהוי בקליפת המוח הקדמית. הקרינה הגיעה לשיא שש עד שבע שעות לאחר ההזרקה ודעכה ב-6% לשעה. בשלב הירידה נרשמה ההתאוששות מההלבנה. התאוששות הקרינה הייתה עקבית עם התחזיות התיאורטיות.
ערכי מקדם דיפוזיה יעילים של רקמות נגזרו ממהלך הזמן, ונקבעו מצבי הערנות (שינה, ערות והרדמה). ערך מקדם הדיפוזיה הממוצע היה 32.1 מיקרומטר2/s בכל מדינות הערנות, המקביל לפיתול של -2.5. זה עלה בקנה אחד עם הערכים המדווחים עבור ניאוקורטקס של מכרסמים והציע שתנועת FITC-dextran בתוך הקורטקס נבעה בעיקר מדיפוזיה.
א, ב-3 או 5 שעות לאחר הזרקת AF488 ל-CPu, המוח הוקפא ונחתך בהקפאה ב-60 מיקרומטר. עוצמת הפלורסנט הממוצעת על פני כל פרוסה התקבלה על ידי מיקרוסקופיה פלואורסצנטית; לאחר מכן הוערך ממוצע העוצמות הממוצעות על פני קבוצות של ארבע פרוסות. בעוצמת הקרינה הממוצעת הומרה לריכוז באמצעות נתוני הכיול באיור משלים. 1 זוממה כנגד המרחק הקדמי-אחורי מנקודת ההזרקה להרדמת ערות (שחור), שינה (כחול) והרדמה KET-XYL (אדום). למעלה, הנתונים לאחר 3 שעות. למטה, הנתונים לאחר 5 שעות. הקווים הם גאוסים בהתאמה לנתונים ומעטפות השגיאה מציגות את רווחי הסמך של 95%. ב-3 וגם ב-5 שעות, הריכוזים במהלך KET-XYL (P < 10−6 ב-3 שעות; P < 10−6 ב-5 שעות) ושינה (P = 0.0016 ב-3 שעות; P <10−4 ב-5 שעות) היו גדולים משמעותית מהתעוררות (ANOVA דו-כיווני עם תיקון השוואות מרובות של Bonferroni-Holm). ג, תמונות מייצגות של פרוסות המוח על פני המוח (מרחק קדמי-אחורי מהאתר של הזרקת AF488) ב-3 שעות (שלוש השורות העליונות) וגם ב-5 שעות (שלוש השורות התחתונה). כל שורה מייצגת נתונים עבור שלושת מצבי הערנות (ערות, שינה והרדמת KET-XYL).
יש לציין, קינטיקה של הדיפוזיה לא הייתה שונה במהלך הרדמה או שינה. לאחר מכן, הצוות מדד את פינוי המוח במהלך מצבי ערנות שונים. הם השתמשו בנפח קטן של צבע פלואורסצנטי, AF488, בעכברים שהוזרק להם תמיסת מלח או חומר הרדמה. דווח כי צבע זה נע בחופשיות בפרנכימה ויכול לעזור לכמת את פינוי המוח בצורה מדויקת. בנוסף, נערכו השוואות בין מצבי ערות ושינה.
בריכוז השיא, הפינוי היה 70% עד 80% בעכברים שהוזרקו תמיסת מלח, מה שמצביע על כך שמנגנוני הפינוי הסטנדרטיים לא הופסקו. עם זאת, הייתה ירידה משמעותית בפינוי עם חומרי הרדמה (פנטוברביטל, דקסמדטומידין וקטמין-קסילזין). יתר על כן, הפינוי היה מופחת גם בעכברים ישנים ביחס לעכברים ערים. עם זאת, מקדם הדיפוזיה לא היה שונה באופן משמעותי בין מצבי הרדמה למצבי שינה.
חוץ מזה, נמדדו ספקטרום הספק אלקטרואנצפלוגרמה (EEG); זה הצביע על מתאם חלש בין כוח דלתא לשיא פינוי, מה שמרמז על פינוי נמוך יותר עם שינה עמוקה יותר. ניסויים היסטולוגיים הראו שריכוז הצבע שלוש וחמש שעות לאחר ההזרקה היה גבוה יותר עם הרדמה קטמין-קסילזין ושינה. הנתונים הראו שהחלוקה מחדש של AF488 הייתה על ידי דיפוזיה בלבד ואישרו שגם הרדמה וגם שינה מעכבות פינוי.
מסקנות
לסיכום, המחקר המחיש פינוי מוחי מופחת במהלך הרדמה ושינה, בניגוד לדיווחים קודמים. הפינוי עשוי להשתנות בין מיקומים אנטומיים, אך מידת השונות עשויה להיות קטנה. עם זאת, עיכוב הפינוי על ידי קטמין-קסילזין היה בלתי תלוי באופן משמעותי במיקום.
ניקולס פ. פרנקס, אחד המחברים, אמר – "התחום התמקד כל כך ברעיון הפינוי כאחת הסיבות העיקריות לכך שאנו ישנים, עד שהופתענו מאוד לראות את ההיפך בתוצאות שלנו."
יש לציין כי הממצאים הם עבור נפח קטן של צבע עם תנועה חופשית בחלל החוץ תאי. ככזה, מולקולות גדולות יותר עשויות להפגין התנהגות שונה. חוץ מזה, המנגנונים המדויקים של האופן שבו שינה והרדמה משפיעים על פינוי המוח אינם ברורים; עם זאת, הממצאים מאתגרים את הרעיון שתפקיד הליבה של שינה הוא פינוי רעלנים במוח.
