Zgomotul roz îmbunătățește curățarea deșeurilor cerebrale în timpul somnului
Pe parcursul zilei, produsele de deșeu, cum ar fi acidul lactic și proteinele uzate, se acumulează în creier.
Când dormim noaptea, undele de lichid cerebrospinal (LCR) ajută la eliminarea acestor deșeuri, menținând sănătatea creierului.
Într-un nou studiu, cercetătorii de la MIT au demonstrat că pot întări aceste unde LCR prin expunerea la scurte rafale de sunet blând, cunoscut sub numele de „zgomot roz”, în timpul somnului.
Această stimulare crește amplitudinea undelor electrice lente din creier, ceea ce, la rândul său, mărește undele LCR.
Cercetătorii speră acum să exploreze dacă acest flux LCR îmbunătățit ar putea ajuta la creșterea funcției cognitive, îmbunătățirea memoriei sau chiar încetinirea progresiei bolilor neurodegenerative cauzate de acumularea proteinelor dăunătoare, cum ar fi amiloid beta.
„Am descoperit că am reușit să creștem dimensiunea undei de flux LCR în timpul somnului, ceea ce, după câte știm, nu a existat o metodă de a face asta înainte. Acum că putem îmbunătăți fluxul LCR în timpul somnului la adulți sănătoși, suntem foarte entuziasmați să aducem această tehnologie în populații clinice pentru a observa ce efecte putem avea”, spune Laura Lewis.
Lewis este autorul principal al studiului publicat recent în Science Translational Medicine. Joshua Levitt, care a obținut recent doctoratul de la Universitatea Boston și a fost student vizitator în laboratorul lui Lewis, este autorul principal al lucrării.
Lichidul cerebrospinal este un fluid limpede care înconjoară și protejează creierul și măduva spinării. Pe lângă protejarea creierului de leziuni, acesta ajută la furnizarea de nutrienți, cum ar fi glucoza, și elimină produsele de deșeu secretate de celulele cerebrale în timp ce consumă energie.
În 2019, Lewis a raportat o metodă de a utiliza imagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI) pentru a măsura undele LCR în timp ce acestea circulă în interiorul și exteriorul creierului în timpul somnului. Studiul respectiv a arătat că aceste unde sunt strâns legate de undele cerebrale numite unde lente, asociate cu somnul profund.
În noul studiu, ea a dorit să investigheze mai departe relația dintre undele cerebrale și fluxul LCR și să analizeze dacă manipularea undelor cerebrale ar putea îmbunătăți fluxul LCR. Lucrări anterioare au arătat deja că livrarea unui stimul auditiv la apogeul undelor lente poate adânci aceste unde.
„Poți crea mai multe dintre aceste unde electrice lente printr-un stimul auditiv, dacă acesta vine în momentul potrivit. Similar cu un copil pe un balansoar, dacă îl împingi când este în momentul potrivit al mișcării, poți face acel balansoar să se miște mai departe”, explică Lewis. „Provocarea este: Cum găsești momentul exact?”
Stimulusul auditiv folosit în acest studiu este o rafală de 50 de milisecunde de zgomot roz. La fel ca zgomotul alb, zgomotul roz conține toate frecvențele sonore audibile urechii umane, dar frecvențele mai joase sunt mai puternice, iar cele mai înalte sunt mai slabe. Aceasta creează un sunet echilibrat, blând, similar cu ploaia constantă sau o cascadă îndepărtată.
Pentru a livra aceste rafale la apogeul undelor lente din creier, cercetătorii au fost nevoiți să măsoare activitatea EEG a fiecărui participant în timp ce dormea. Acest lucru s-a dovedit a fi o provocare, deoarece era necesar să se măsoare și semnalele fMRI pentru a monitoriza fluxul LCR, iar câmpurile magnetice utilizate pentru fMRI interferează cu semnalele EEG.
Pentru a depăși acest obstacol, cercetătorii au dezvoltat o metodă de procesare a semnalelor EEG pentru a elimina zgomotul cauzat de fMRI foarte rapid – în mai puțin de 100 de milisecunde. Pentru a compensa acea mică întârziere în măsurarea EEG, au dezvoltat, de asemenea, un algoritm care putea prezice când vor apărea apogeul undelor lente. Aceasta le-a permis să livreze stimulul de zgomot roz la momentul corect.
În teste efectuate pe 14 voluntari sănătoși, cercetătorii au constatat că stimulul auditiv livrat – care nu este suficient de tare pentru a trezi o persoană adormită – a crescut amplitudinea atât a undelor electrice lente, cât și a undelor LCR, în timpul somnului.
Studiile lor cu fMRI au arătat, de asemenea, că undele lente stimulează vasele de sânge să se contracte și să se dilate, permițându-le să acționeze ca o pompă care împinge LCR din creier. Undele lente se observă doar în timpul somnului non-REM și devin mai pronunțate în stadiile mai profunde ale somnului.
Cercetătorii speră acum să studieze dacă îmbunătățirea fluxului LCR ar putea ajuta oamenii să obțină un somn mai restaurator, în special persoanele cu insomnie. De asemenea, intenționează să exploreze dacă creșterea fluxului LCR și eliminarea produselor de deșeu din creier ar putea ajuta persoanele cu Alzheimer și alte boli caracterizate prin acumularea proteinelor dăunătoare.
„Eliminarea deșeurilor din creier este extrem de importantă pentru Alzheimer și alte forme de demență, care sunt cauzate, în parte, de acumularea de molecule precum amiloid și tau în creier. Dacă putem îmbunătăți eliminarea deșeurilor din creier, am putea ajuta la prevenirea acumulării acestor plăci care duc la boli”, afirmă Levitt.
Levitt a înființat o companie care speră să dezvolte un dispozitiv, cum ar fi o bandă pentru cap, pe care oamenii să o poată utiliza acasă pentru a crește fluxul LCR prin livrarea unui stimul auditiv la momentul potrivit.
