Durch den Schlaf können Immunzellen Wartungsarbeiten am Gehirn durchführen
Studien haben gezeigt, dass das Gehirn im Schlaf reaktiviert, Erinnerungen aktualisiert und „Verschwendung“ beseitigt. Neue Untersuchungen an Mausmodellen legen nahe, dass spezialisierte Immunzellen das Gehirn in gutem Zustand halten, indem sie es während des Schlafes aufrechterhalten.
In den letzten Jahren durchgeführte Untersuchungen haben ergeben, dass das Gehirn im Schlaf auf vielfältige Weise die Möglichkeit hat, sich zu erfrischen und zu aktualisieren.
Zum Beispiel haben Wissenschaftler gelernt, dass das Gehirn neu gebildete Erinnerungen im Schlaf festigt. Sie haben auch entdeckt, dass der Schlaf eine hervorragende Gelegenheit bietet, den neuronalen „Müll“ herauszunehmen.
Ein Forscherteam des medizinischen Zentrums der Universität von Rochester in New York und des Massachusetts Institute of Technology in Cambridge hat mehr darüber herausgefunden, wie die Erhaltung des Gehirns auch im Schlaf erfolgt.
In ihrer Studie - deren Ergebnisse in Naturneurowissenschaften - Die Forscher arbeiteten mit Mäusen zusammen, um herauszufinden, wie Mikroglia, die Immunzellen, die das Gehirn „bedienen“, ihre Wartungsarbeiten im Schlaf durchführen.
"Es wurde weitgehend angenommen, dass die dynamische Bewegung von Mikroglia-Prozessen nicht empfindlich auf den Verhaltenszustand des Tieres reagiert", erklärt die Hauptautorin der Studie, Prof. Ania Majewska.
"Diese Forschung zeigt, dass die Signale in unserem Gehirn, die den Schlaf- und Wachzustand modulieren, auch als Schalter fungieren, der das Immunsystem aus- und wieder einschaltet."
Prof. Ania Majewska
Wachheitschemikalie beeinträchtigt Reparaturarbeiten
Die Mikroglia sind die Immunzellen, die auf Anzeichen einer Infektion oder Schädigung des Gehirns reagieren. Laut der neuen Studie von Prof. Majewska und Kollegen sind diese Zellen auch im Schlaf aktiv und achten auf regelmäßige „Abnutzung“.
Die neue Studie legt nahe, dass Mikroglia im Schlaf möglicherweise effektiver wirken als wenn eine Person wach ist.
Die Forscher betrachteten wache Mäuse im Vergleich zu Mäusen, die die Wissenschaftler betäubt hatten. Sie fanden heraus, dass die Mikroglia weniger aktiv und effizient wirkten, wenn die Mäuse wach waren.
Dies ermöglichte es den Forschern, sich Noradrenalin anzunähern, einem chemischen Botenstoff, der eine Rolle bei der Erregung des Zentralnervensystems spielt und dabei hilft, Schlaf-Wach-Zyklen zu regulieren. Während des Schlafes sind die Noradrenalinspiegel im Gehirn niedrig.
Wenn der Noradrenalinspiegel jedoch ansteigt, wird das Gehirn plötzlich aufmerksam und das Individuum wacht auf.
In der aktuellen Studie beobachteten die Forscher, dass Noradrenalin auf die Neuronen und den in Mikroglia vorhandenen adrenergen Beta2-Rezeptor wirkt. Wenn der Noradrenalinspiegel erhöht wird, fallen die Mikroglia offensichtlich in einen Schlafzustand.
Dies bedeutete, dass die Immunzellen während Erregungs- und Wachzuständen nicht angemessen reagieren und die Verbindungen der Gehirnzellen aufrechterhalten konnten.
"Diese Arbeit legt nahe, dass die verbesserte Umgestaltung neuronaler Schaltkreise und die Reparatur von Läsionen während des Schlafes teilweise durch die Fähigkeit der Mikroglia vermittelt werden kann, dynamisch mit dem Gehirn zu interagieren", erklärt die Erstautorin Rianne Stowell, Ph.D.
„Insgesamt zeigt diese Untersuchung auch, dass Mikroglia äußerst empfindlich auf Signale reagieren, die die Gehirnfunktion modulieren, und dass die Dynamik und Funktionen der Mikroglia durch den Verhaltenszustand des Tieres moduliert werden“, fügt Stowell hinzu.
Die Ergebnisse ergänzen den Beweis, dass Mechanismen im Zusammenhang mit dem Schlaf eine wesentliche Rolle dabei spielen, sicherzustellen, dass das Gehirn die notwendigen Reparaturen erhält und weiterhin ordnungsgemäß funktioniert.
Darüber hinaus kann dies erklären, warum Schlafstörungen mit dem Auftreten fortschreitender neurodegenerativer Erkrankungen wie Demenz und Parkinson zusammenhängen.
