La chiave per prevenire l’Alzheimer e il Parkinson?

I risultati potrebbero aprire la strada a strategie innovative per il trattamento del morbo di Alzheimer e di vari altri disturbi neurologici.

C'è un paradosso nel sonno. La sua calma apparente coincide con un'attività cerebrale rumorosa. La notte è ferma, ma il cervello non dorme. Durante il sonno, le cellule cerebrali producono esplosioni di impulsi elettrici che si accumulano in onde ritmiche, segno di una maggiore funzionalità delle cellule cerebrali.

Ma perché il cervello è attivo quando siamo a riposo?

Le onde cerebrali lente sono associate a un sonno riposante e ristoratore. Ora, gli scienziati della Washington University School of Medicine di St. Louis hanno scoperto che le onde cerebrali aiutano a eliminare i rifiuti dal cervello durante il sonno. I singoli neuroni si coordinano per produrre onde ritmiche che spingono il fluido attraverso il tessuto cerebrale denso, lavando via il tessuto nel processo.

“Questi neuroni sono pompe in miniatura. “L'attività neurale sincronizzata promuove il flusso dei fluidi e la rimozione dei detriti dal cervello”, ha spiegato il primo autore Li Feng-jiang Shih, Ph.D., ricercatore associato presso il Dipartimento di Patologia e Immunologia. “Se potessimo basarci su questo processo, esiste la possibilità di ritardare o addirittura prevenire le malattie neurologiche, incl Il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson, in cui i rifiuti in eccesso, come i rifiuti metabolici e le proteine ​​indesiderate, si accumulano nel cervello e portano alla neurodegenerazione.

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista natura.

Cellule cerebrali e rimozione dei rifiuti

Le cellule cerebrali regolano pensieri, sentimenti e movimenti del corpo, formando reti dinamiche essenziali per la formazione della memoria e la risoluzione dei problemi. Ma per svolgere tali compiti che richiedono energia, le cellule cerebrali hanno bisogno di carburante. Il loro consumo di nutrienti dalla dieta crea rifiuti metabolici nel processo.

“È importante che il cervello si sbarazzi dei rifiuti metabolici che possono accumularsi e contribuire alle malattie neurodegenerative”, ha affermato Jonathan Kipnis, Ph.D., Alan A. e Edith L. Kipnis è l'autore principale di questo articolo. “Sapevamo che il sonno è il momento in cui il cervello inizia il processo di pulizia per espellere i rifiuti e le tossine che si accumulano durante la veglia. Ma non sapevamo come ciò avvenga. Questi risultati potrebbero essere in grado di indicarci potenziali strategie e trattamenti per accelerare la rimozione dei rifiuti nocivi e rimuoverli prima che portino a gravi conseguenze.” .

Meccanismo di pulizia del cervello

Ma liberare il cervello denso non è un compito facile. Entra nel liquido cerebrospinale che circonda il cervello e si intreccia attraverso complesse reti cellulari, raccogliendo rifiuti tossici mentre viaggia. Quando esce dal cervello, il fluido contaminato deve passare attraverso una barriera prima di riversarsi nei vasi linfatici della dura madre, lo strato esterno di tessuto che avvolge il cervello sotto il cranio. Ma cosa guida il movimento dei fluidi dentro, attraverso e fuori dal cervello?

Jiang Xie ha spiegato che studiando il cervello dei topi addormentati, i ricercatori hanno scoperto che i neuroni guidano gli sforzi di pulizia inviando segnali elettrici in modo coordinato per generare onde ritmiche nel cervello. Hanno determinato che tali onde guidano il movimento dei fluidi.

Il gruppo di ricerca ha silenziato aree specifiche del cervello in modo che i neuroni in quelle aree non producessero onde ritmiche. Senza queste onde, il liquido cerebrospinale fresco non può fluire attraverso le aree cerebrali silenziose e i rifiuti intrappolati non possono lasciare il tessuto cerebrale.

Migliora il processo di pulizia del cervello

“Uno dei motivi per cui dormiamo è per pulire il cervello”, ha detto Kipnis. “E se riusciamo a migliorare questo processo di purificazione, forse sarà possibile dormire meno e rimanere più sani. Non tutti traggono beneficio da otto ore di sonno ogni notte e la perdita di sonno ha un impatto sulla salute. Altri studi hanno dimostrato che topi geneticamente predisposti dormire meno hanno un cervello più forte.” Sano. Potrebbe essere perché puliscono i rifiuti dal cervello in modo più efficiente? Possiamo aiutare le persone con insonnia migliorando le capacità di pulizia del loro cervello in modo che possano dormire meno?

I modelli delle onde cerebrali cambiano durante i cicli del sonno. Va notato che le onde cerebrali più lunghe e con maggiore ampiezza muovono i fluidi con maggiore forza. I ricercatori sono ora interessati a capire perché i neuroni si attivano a ritmi variabili durante il sonno e quali aree del cervello sono più suscettibili all’accumulo di scorie.

“Pensiamo che il processo di pulizia del cervello sia come lavare i piatti”, ha spiegato il neurobiologo Jiang Shih. “Si inizia, ad esempio, con un movimento ampio, lento e ritmico per pulire i rifiuti solubili sparsi sul piatto. Quindi si riduce l'ampiezza del movimento e si aumenta la velocità di questi movimenti per rimuovere i residui di cibo particolarmente appiccicosi sul piatto. Nonostante la diversa ampiezza e ritmo dei movimenti delle mani, l'obiettivo generale rimane fisso: rimuovere diversi tipi di rifiuti dai piatti.Il cervello può adattare il suo metodo di pulizia a seconda del tipo e della quantità di rifiuti.

Riferimento: “La dinamica neurale guida la perfusione del liquido cerebrospinale e la pulizia del cervello” di Li-Feng Jiang Shi, Antoine Dreu, Keshni Bhasin, Daniel Quintero, Igor Smirnov e Jonathan Kipnis, 28 febbraio 2024, natura.
doi: 10.1038/s41586-024-07108-6

Lo studio è stato finanziato da Istituto Nazionale della Salute.