První autorka studie, doktorandka Heta Helakari, Oulu Functional Neuroimaging, Kredit: University of Oulu.

Spánek je nevyhnutelností, ale jeho biologický účel není zcela objasněn. Přitom v našem těle ovlivňuje téměř všechno. Nejen psychiku, pozornost, schopnost učit se, případně i trávení a termoregulaci, ale také to, co si přímo nemusíme uvědomovat. Chronický nedostatek spánku nebo jeho poruchy postihují různé typy tkání a systémů: mozek, srdce, plíce, metabolismus, imunitu. Zvyšují riziko vzájemně souvisejících zdravotních problémů – cukrovky, obezity, deprese, hypertenze a kardiovaskulárních onemocnění.

Působivé průčelí hlavní budovy finské Univerzity v Oulu Kredit: University of Oulu.

V divočině spánek představuje zvýšené nebezpečí, nicméně odpočívající mozek divokého zvířete má své bezpečností pojistky, kdy podvědomí nadále eviduje podezřelé podněty. Stěhovaví ptáci za dlouhého letu střídavě na půl mozku „vypínají“. Proč organizmus tento stav „nevědomí“ vlastně potřebuje? Již nějakou dobu se ví, že když spíme, v centrální nervové soustavě dochází k obnově energie, detoxikaci a optimalizaci synaptických spojení. Že spánek plní nenahraditelnou funkci očisty centrální nervové soustavy ale víme poměrně krátce. Poznatek, že u spících myší mozkomíšní mok, který – obrazně řečeno – proplachuje mozek a vyplavuje potenciálně škodlivé proteiny asi dvakrát rychleji než v bdělém stavu, zařadil časopis Science mezi nejdůležitější vědecké poznatky roku 2013. Objevitelé tento detoxikační proces nazvali glymfatickým systémem (vysvětlení a videa pod článkem).

MRI snímek mozku v sagitální rovině Kredit: Mātai Medical Research Institute, Gisborne-Tairāwhiti, New Zealand.

Jak glymfatický systém ovlivňují různé druhy fyziologických pulzací? Odpověď na tuto otázku se rozhodla najít multidisciplinární výzkumná skupina Oulu Functional Neuroimaging (OFNI) na finské Univerzitě v Oulu, cílem které je „vytvořit obraz neuronální aktivity od jednotlivých buněk až po neuronální sítě na základě pomalých neuronálních fluktuací“. Ve studii publikované v odborném časopisu The Journal of Neuroscience vědci popisují, jak na očistu různých mozkových center spícího člověka působí různé typy pulzací – a/ kardiovaskulární pulzace mozku spjaté s arteriálním pulsem, tedy s činností srdce, b/ respirační pulzace, což jsou změny tlaku v mozkomíšním moku, k nimž dochází v rytmu dýchání a c/ pomalé vazomotorické pulzace v arteriální stěně v důsledku činnosti vazomotorického centra v prodloužené míše (medulla oblongata) středního mozkového kmene (stručné vysvětlení pod článkem).

Spící krétská princezna Ariadne (dlouho pokládána za Kleopatru), Vatican Museums. Kredit: Wknight94, Wikipedia, CC BY-SA 3.0.

Do studie bylo vybráno 15 dobrovolníků průměrného věku 26,5 roku (6 žen), kteří se podrobili vyšetřením rychlou funkční magnetickou rezonanci (fMRI), magnetoencefalografii a elektroencefalografií (EEG) v čase aktivní bdělosti i v různých fázích spánku. Vědci pak analyzovali intenzitu fyziologických mozkových pulzací (vazomotorických, respiračních a srdečních) pro různé oblasti mozku v čase nejhlubšího spánku, tedy v závislosti na výskytu delta vln – zobrazujících se na monitoru EEG pomalými oscilacemi s frekvencí 0,2 - 2 Hz. Jde o fázi hlubokého spánku bez rychlých očních pohybů (NREM). Podle výsledků studie k největšímu zintenzivnění v případě velmi nízkofrekvenčních vazomotorických pulzací došlo v zadních oblastech mozku, zatímco v celém objemu mozku byly pozorovatelné jen mírně zvýšené pulzace srdečního rytmu. Respirační pulzace narostly také ve všech centrech, nejvýrazněji však v oblastech, které během dne hodně používáme – ve vizuální kůře, sluchové kůře a senzomotorické kůře. "Čištění těchto oblastí mozku je to, co je během noci nejnutnější," vysvětluje první autorka studie, mladá doktorandka Heta Helakari. A dodává: "Nyní, když víme, jak pulzace fungují během spánku u zdravých jednotlivců, můžeme studovat jejich změny při různých onemocněních mozku.“

A s neurologickými nemocemi jsou často spojeny právě poruchy spánku, a tedy i nedostatečné odbourávání škodlivin. Mezi tyto odpadní látky patří i beta-amyloid, jehož akumulace v mozku je typická pro Alzheimerovu chorobu (viz video J. Iliffa) .

Vysvětlivky

V prodloužené míše (medulla oblongata) středního mozkového kmene se nachází soubor integrujících neuronů – vazomotorické centrum, které spolu s kardiovaskulárním centrem a respiračním centrem reguluje krevní tlak.

Vazomotorické centrum mění tonus hladkého svalstva cév, a tím ovlivňuje i krevní tlak (do jisté míry tak může kompenzovat například akutní snížení tlaku).

Glymfatický systém je název pro systém likvidace odpadních látek v centrální nervové soustavě (CNS) obratlovců, tj. v mozku a míše. Název je neologismem (novotvarem) vytvořeným z pojmů „glie“ a „lymfatický systém“ a byl zaveden skupinou vědců pod vedením Maiken Nedergaardové v roce 2013, která tento systém poprvé popsala jako funkční jednotku.

V roce 2014 na téma noční úklidu v mozku vystoupil na pódium TEDu Jeffrey Iliff, PhD, z Katedry psychiatrie a behaviorálních věd a Katedry neurologie Washingtonské univerzity. Jeho zajímavá přednáška „Další důvod, proč se pořádně vyspat“ je opatřena profesionálními českými titulky:

Kratičká animace: Úloha glymfatického systému při očistě mozku Kredit: University of Rochester Medical Center; NY

Pro podrobnější a navzdory názvu dost náročné studium: The Glymphatic System – A Beginner's Guide

Pulzace mozku. Kredit: Mātai Medical Research Institute

Literatura

The Journal of Neuroscience, University of Oulu News