איך המוח מתמודד עם פסולת רעילה?

SadaNews - מדענים חשבו במשך עשרות שנים על בעיה בסיסית, שהיא איך המוח האנושי מתמודד עם הפסולת שהוא מפריש במהלך העבודה והמחשבה כל יום, ושכוללת חלבונים ומולקולות עודפות שעשויות להפוך לחומרים רעילים אם לא מתמודדים איתם, וביניהם חלבוני האמילואיד בטא וטאו שנחשבים לאחת הסיבות העיקריות למחלת האלצהיימר.

ולגבי יתר האיברים בגוף, המערכת הלימפטית מתמודדת עם הפסולת הזו כשהנוזלים העודפים עוברים לטחול, לבלוטות הלימפה וחלקים נוספים במערכת הלימפטית לפני שהם נכנסים למחזור הדם. כך מתבצע תהליך פינוי הפסולת, אך תהליך חיוני זה לא יכול להתבצע באותו אופן במוח בגלל מה שנקרא "המחסום בין המוח לדם", שהוא שיכבת מגן שחוסמת מעבר של זיהומים לתוך התאים העצביים במוח אך באותו אופן גם חוסמת כל דבר שצריך לצאת מהמוח.

פינוי הפסולת הרעילה

בשנת 2012, צוות מחקר מאוניברסיטת רוצ'סטר האמריקאית בראשותה של רופאת עצבים מייקן נידרגארד גילה מערכת מחזורית שלא נודעה קודם לכן לפינוי הפסולת הרעילה מהמוח. מחקרים שנערכו על עכברי ניסוי גילו את זרימת הנוזל המוחי בתוך מנהרות סביב כלי הדם במוח, בהן עוברות תעלות על סוג של תאי מוח הנקראים תאי גרייה ומשתלבים עם מה שנקרא "נוזלים ביו-תוך-תאיים" (Interstitial fluids), שמסייעים לאסוף פסולת ולהעבירה מחוץ למוח דרך הרווחים סביב כלי הדם.

בשנת 2013, נידרגארד פרסמה מחקר חשוב לפיו תהליך הניקוי המוחי מתרחש בלילה. היא אמרה בעדויות לאתר "Scientific American" המוקדש למחקרים מדעיים: "בזמן ערות, תהליך הניקוי מפסיק, כדברי היא כנראה בא לקְֵשָׁקָשׁוּ מִסָּרָה״ .

תוצאות אלו מצביעות על כך שתהליך הניקוי של המוח שנמצא לאחרונה הוא אחת מהיתרונות החשובים של השינה. היא מסבירה: "כשהשכם מוכב ואתה מרגיש רענן לאחר זמן מה של שינה רגועה, זה כנראה נבע מכך שהמוח עבר תהליך של "איפוס" כמו מה שקורה במהלך תחזוקת רכב".

אולם מחקרים אלו נערכו על עכברים שהמוחות שלהם קטנים ופשוטים יותר ממוחות בני האדם, כמו כן תקופות השינה שלהם בדרך כלל מפוקקות אינן מתמשכות כמו אצל בני אדם, ולכן רבים מהמדענים דחו את התיאוריה של ניקוי המוח האנושי במהלך השינה.

יונתן קיבניס, מומחה לנוירו-אימונולוגיה מבית הספר לרפואה באוניברסיטת וושינגטון האמריקאית, אומר: "לפני עשר שנים, השיחה על זרימת הנוזלים בתוך המוח נראתה כמו כפירה". החוקרים הקדישו את העשר שנים האחרונות לבחון אם תהליך ניקוי המוח מתרחש אצל בני אדם כמו אצל העכברים, ומחקרים הוכיחו את תקפות התיאוריה הזו, ואפילו שהגלים החשמליים שזזים בתוך המוח במהלך השינה, דוחפים את הנוזל המוחי פנימה והחוצה.

מצידו, ג'פרי איליף, פרופסור לפסיכולוגיה ועצבים באוניברסיטת וושינגטון, מאשר את חשיבות מה שנקרא המערכת "הגלימפטית" שמכוונת למנגנון ניקוי המוח והסרת הפסולת שמתרחשת במהלך שינה אצל בני אדם. הוא אומר בעדויות לאתר "Scientific American" שהפסקת פעילות מערכת זו גורמת ככל הנראה להפרעות עצביות ונפשיות, ביניהן מחלת האלצהיימר, והוא רואה שהפסקת המערכת הגלימפטית עשויה להסביר מדוע המוח צובר חלבוני אמילואיד וטאו בשלב ההזדקנות.

שינה ואחסון זיכרונות

החוקר איליף ציין שהמומחים בתחום השינה תפסו במשך שנים רבות את חשיבות השינה בתהליך אחסון הזיכרונות, כמו כן רופאים שחקרו את האזורים שמקיפים את כלי הדם לא הצליחו למנוע במדויק את מטרתם מהאזור והם חוננו את האפשרות שחללים אלו הם למעשה ערוצים להעברת נוזלים, והוסיפו שהם "לא הבינו עד כמה דינמית התנועה האלה." החוקרים מציינים שהגוף האנושי מייצר בין שלושה לארבעה פעמים את מלאי הנוזלים המוחיים שלו כל יום ואז מתמודד עימם, וכמה מחקרים ראשוניים קישרו את זרימת הנוזלים בדופק הלב, אולם לא הובהר במהלך המחקרים הקודמים השינוי שחל בזרימת הנוזלים הללו במהלך השינה.

במהלך הניסוי שערכה החוקרת נידרגארד כדי למדוד את שיעורי הסילוק של חלבוני אמילואיד במהלך הערות השינה שלהם, החוקרים הזריקו מדדים פלואורסצנטיים לתוך מוחות העכברים כדי לעקוב אחר זרימת הנוזלים המוחיים באזורים סביב כלי הדם, והם גילו שזרימת הנוזלים הללו מתכווצת ב-95% במהלך ערותן בהשוואה לזרימה במהלך שינה, ושהנפח של התעלות בין כלי הדם מתרחב ב-60% כאשר העכברים ישנים או במצב הרדמה, דבר שמוכיח שהגוף חווה שינויים פיזיולוגיים במהלך איבוד ההכרה שמגדילים את יכולת המוח להתמודד עם הפסולת שלו.

במחקר דומה על בני אדם שנערך בשנת 2021, הלן האורולוגית פייר קריסטיאן אידי מבית חולים אוניברסיטת אוסלו הנורווגי הזריקה מדדים פלואורסצנטיים כדי לעקוב אחרי זרימת הנוזלים המוחיים בקרב קבוצת חולים מתנדבים, וחילקה אותם לשתי קבוצות, כשחברי הקבוצה הראשונה נשארו לישון כל הלילה ואילו חברי הקבוצה השנייה נשארו ערים במהלך אותו פרק זמן.

בוצעה בדיקה של דימות תוצאות ה-MRI עבור חברי הקבוצות פעמיים במהלך הלילה ולאחר מכן ביום המחרת. התוצאות מהניסוי הראו שזרימת המדדים הפלואורסצנטיים שנמצאו מעקב עבור זרימת הנוזל המוחי הייתה איטית מאוד בקרב המתנדבים שלא הורשו לשהות בשינה, והוכח גם כי גם לאחר שהותר להם להירדם בלילה הבא, שיעור זרימת הנוזל המוחי שלהם נשאר איטי בהשוואה לחברי הקבוצה האחרת, מה שמעיד על כך שהשפעות של חוסר שינה לא ניתנות לתיקון בקלות על ידי השינה בלילה הבא.

אידי הצהיר כי "למרות שהמנגנון של עבודת המערכת הגלימפטית שונה בין בני אדם ובעכברים בסך הכול, שכן השינויים במוח האנושי קורים בשעות ולא דקות כמו בעכברים, זה ברור שהמוח האנושי גם עובר תהליך ניקוי במהלך השינה, וחסך בשינה אכן משפיע לרעה על מנגנון זה."