ボストン大学の科学者たちは、睡眠中に脳が血中酸素化(赤)の波と脳脊髄液(青)の波を示すことを発見しました。ビデオ提供：ローラ・ルイス


私たちは睡眠中に「洗脳」されていますか?

新しいBU研究は、睡眠中に脳の出入りする脳脊髄液の最初の画像を明らかにする

2019年10月31日
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ボストン大学の新しい研究は、今夜あなたが寝ている間、あなたの脳内で驚くべきことが起こることを示唆しています。あなたのニューロンは静かになります。数秒後、頭から血が流れ出ます。その後、脳脊髄液(CSF)と呼ばれる水っぽい液体が流れ込み、リズミカルで脈動する波で脳を洗い流します。

10月31日にサイエンスに掲載されたこの研究は、睡眠中の脳のCSFパルスと、これらの動きが脳波活動や血流と密接に結びついていることを最初に示したものです。

「ニューロンにこれらの活動の電波があることをしばらく前から知っていました」と、BUカレッジオブエンジニアリングバイオメディカル工学助教授であり、システム神経科学センターの教員である研究共著者ローラ・ルイスは言います。「しかし、今までは、CSFにも実際に波があることに気づいていませんでした。」

この研究は、睡眠中にCSFの画像を撮る史上初の研究かもしれません。そしてルイスは、自閉症やアルツハイマー病を含む、しばしば中断された睡眠パターンに関連するさまざまな神経学的および心理的障害についての洞察につながることを願っています。

脳波と血液とCSFの流れの結合は、通常の加齢障害についても洞察を提供する可能性があります。以前の研究では、CSFの流れと低速波活動の両方が、脳から有毒で記憶障害のあるタンパク質を洗い流すのに役立つことが示唆されています。人々が年をとるにつれて、彼らの脳はしばしば遅い波を少なくします。次に、これは脳内の血流に影響を及ぼし、睡眠中のCSFの脈動を減らし、有毒なタンパク質の蓄積と記憶能力の低下につながる可能性があります。研究者はこれらのプロセスを別々に評価する傾向がありますが、現在、それらは非常に密接に関連しているようです。

[睡眠中のCSF脈動]は、私たちが全く知らなかったことであり、今では1つの脳領域をちらっと見て、すぐに誰かの脳状態を読み取ることができます。
ローラ・ルイス

老化が睡眠の血液の流れと脳内のCSFにどのように影響するかをさらに探求するために、ルイスと彼女のチームは、現在の研究の13人の被験者がすべて23歳から33歳の間であったため、次の研究のために高齢者を募集する予定です。ルイスは、CSFをイメージングするより睡眠を助長する方法を考え出すことを望んでいると言います。脳波を測定するために脳波キャップを着用し、これらの最初の13人の被験者は、非常に騒々しいMRIマシンの中で居眠りする任務を任されました。これは、MRIを受けたことがある人なら誰でも想像できるように、簡単なことではありません。

「彼らは睡眠のために給料をもらいたいので、参加することに本当に興奮している人がたくさんいます」とルイスは笑いながら言います。「しかし、彼らの仕事は実際には、秘密的に、私たちの研究の最も難しい部分であることが判明しました。私たちはこれらすべての派手な機器と複雑な技術を持っており、多くの場合、大きな問題は、人々が本当に大きな金属チューブの中にいるので眠りに落ちることができないということです。

しかし、今のところ、彼女はCSFの写真を撮る機会があることを喜んでいます。この研究の最も魅力的な収量の一つは、脳スキャンでCSFを少し調べるだけで、人が眠っているかどうかを見分けることができるということです。

「それはとても劇的な効果です」と彼女は言う。睡眠中のCSF脈動は「私たちが全く知らなかったことであり、今では1つの脳領域をちらっと見て、すぐに誰かがいる脳の状態を読み取ることができます。」

彼らの研究が前進し続けるにつれて、ルイスのチームは彼らが解きたい別のパズルを持っています:私たちの脳波、血流、CSFは互いにどのように完全に調整していますか?「神経変化は常に最初に起こるように見え、その後、頭から血が流れ、次に頭にCSFの波が流れます」とルイスは言います。

1つの説明は、ニューロンが遮断されると、それほど多くの酸素を必要としないため、血液がその領域を離れるということです。血液が去ると、脳の圧力が下がり、CSFがすぐに流れ込み、安全なレベルで圧力を維持します。

「しかし、それは唯一の可能性にすぎない」とルイスは言う。「因果関係とは何ですか?これらのプロセスの1つが他のプロセスを引き起こしていますか?それとも、それらすべてを駆動する隠された力はありますか?

この研究は、国立衛生研究所とマルティーノス生物医学イメージングセンターによって資金提供されました。