Ludzie, którzy źle śpią, częściej niż inni mają mózg, który wydaje się starszy niż jest w rzeczywistości. Jest to wynik kompleksowego badania przeprowadzonego przez Instytut Karolinska. Zwiększona aktywność zapalna w organizmie może częściowo wyjaśniać tę korelację.
Słaby sen jest powiązany z demencją, ale nie jest jasne, czy niezdrowe nawyki związane ze snem przyczyniają się do rozwoju demencji, czy są raczej wczesnymi objawami choroby. W nowym badaniu naukowcy z Instytutu Karolinska zbadali związek między charakterystyką snu a pozornym wiekiem mózgu w stosunku do jego wieku chronologicznego. W badaniu wzięło udział 27 500 osób w średnim wieku i starszych z UK Biobank, które przeszły obrazowanie mózgu metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Korzystając z uczenia maszynowego, naukowcy oszacowali biologiczny wiek mózgu na podstawie ponad tysiąca fenotypów mózgu MRI.
Jak sen i mózg są ze sobą powiązane
Mózg odgrywa kluczową rolę w śnie i wpływa na niego na kilku poziomach. Jądro nadskrzyżowaniowe, które działa jak wewnętrzny zegar, znajduje się w podwzgórzu. Rejestruje światło przez oczy i w ten sposób kontroluje nasze rytmy czuwania i snu, w tym poprzez regulację hormonów, takich jak melatonina, która sprzyja zmęczeniu. Jednocześnie cząsteczka adenozyny gromadzi się w mózgu podczas czuwania, co tworzy tak zwaną presję snu: im więcej adenozyny, tym silniejsza potrzeba snu. Siatkowy układ aktywujący w pniu mózgu utrzymuje nas w stanie czuwania, podczas gdy jądro VLPO w podwzgórzu indukuje sen. Odgrywają w tym rolę różne neuroprzekaźniki: GABA promuje relaksację i sen, serotonina wspiera rytm snu i czuwania, a oreksyna utrzymuje nas w stanie czuwania – nieprawidłowe działanie może prowadzić do narkolepsji.
Sen ma również silny wpływ na mózg. Podczas snu mózg przetwarza informacje, co wspomaga proces uczenia się i zapamiętywania: Kreatywne pomysły i doświadczenia emocjonalne są integrowane podczas snu REM, podczas gdy fakty, słownictwo lub umiejętności motoryczne są konsolidowane podczas głębokiego snu. Głęboki sen aktywuje również układ limfatyczny, który transportuje produkty odpadowe, takie jak beta-amyloid, z mózgu, pomagając chronić się przed chorobami neurodegeneracyjnymi. Sen pomaga również regulować emocje, zmniejszać niepokój i poprawiać kontrolę impulsów, jednocześnie „resetując” synapsy i wzmacniając połączenia komórek nerwowych. Odpowiedni i spokojny sen prowadzi zatem do lepszej koncentracji, szybszego czasu reakcji i zwiększonej wydajności.
Niedostateczna ilość snu może wpływać na mózg na wiele różnych i czasami głębokich sposobów. Jeśli regularnie śpimy za mało lub źle, delikatna równowaga funkcji mózgu zostaje zachwiana. Przede wszystkim cierpi na tym pamięć i zdolność uczenia się. Podczas snu informacje są przetwarzane i przechowywane w pamięci długoterminowej: Fakty i umiejętności motoryczne w głębokim śnie, doświadczenia emocjonalne i kreatywne pomysły we śnie REM. Jeśli brakuje tego snu, nowe informacje są trudniejsze do zachowania, a istniejące wspomnienia są trudniejsze do przywołania.
Zaburzona jest również regulacja emocjonalna. Przewlekły niedobór snu zwiększa drażliwość, niepokój i objawy depresji, ponieważ mózg jest mniej zdolny do przetwarzania emocji i tłumienia reakcji stresowych. Ponadto cierpi na tym wydajność poznawcza: spada koncentracja, uwaga, zdolność rozwiązywania problemów i czas reakcji. Mózg pracuje mniej wydajnie, a podejmowane decyzje są bardziej impulsywne lub podatne na błędy. Kolejną ważną kwestią jest „oczyszczanie” mózgu przez układ limfatyczny. Podczas głębokiego snu usuwane są produkty odpadowe, takie jak beta-amyloid i białka tau. Substancje te gromadzą się, jeśli źle śpimy przez długi czas, co może zwiększać ryzyko chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Słaby sen wpływa również na same struktury mózgu: Badania pokazują, że chroniczny niedobór snu wiąże się ze zmianami w obszarach takich jak hipokamp (odpowiedzialny za pamięć) i kora przedczołowa (odpowiedzialna za podejmowanie decyzji i kontrolę impulsów).
Łagodny stan zapalny
Jakość snu uczestników badania została oceniona na podstawie pięciu zgłaszanych przez nich samych czynników: chronotypu (osoba śpiąca rano lub wieczorem), czasu trwania snu, bezsenności, chrapania i senności w ciągu dnia. Następnie podzielono ich na trzy grupy: zdrowy (≥4 punkty), umiarkowany (2-3 punkty) lub słaby (≤1 punkt) sen. „Różnica między wiekiem mózgu a wiekiem chronologicznym wzrastała o około sześć miesięcy na każdy 1 punkt spadku wyniku zdrowego snu”, wyjaśnia Abigail Dove, badaczka z Wydziału Neurobiologii, Pielęgniarstwa i Społeczeństwa Instytutu Karolinska, która kierowała badaniem. „Osoby ze słabym snem miały mózgi średnio o rok starsze niż ich rzeczywisty wiek”.
Aby zrozumieć, w jaki sposób zły sen może wpływać na mózg, naukowcy przyjrzeli się również poziomowi łagodnego stanu zapalnego w organizmie. Stwierdzili, że stan zapalny może wyjaśnić nieco ponad dziesięć procent związku między złym snem a starszym wiekiem mózgu. „Nasze wyniki dostarczają dowodów na to, że zły sen może przyczyniać się do przyspieszonego starzenia się mózgu i wskazują na stan zapalny jako jeden z podstawowych mechanizmów” – mówi Abigail Dove. „Ponieważ sen można modyfikować, możliwe jest zapobieganie przyspieszonemu starzeniu się mózgu, a być może nawet pogorszeniu funkcji poznawczych poprzez zdrowszy sen”.
Inne możliwe mechanizmy, które mogłyby wyjaśnić ten związek, to negatywny wpływ na system usuwania odpadów w mózgu, który jest aktywny głównie podczas snu, lub fakt, że zły sen wpływa na zdrowie układu sercowo-naczyniowego, co z kolei może mieć negatywny wpływ na mózg. Uczestnicy badania UK Biobank są zdrowsi niż ogólna populacja Wielkiej Brytanii, co może ograniczać możliwość uogólnienia wyników. Kolejnym ograniczeniem badania jest to, że wyniki opierają się na danych dotyczących snu zgłaszanych przez samych badanych. Badanie zostało przeprowadzone we współpracy z naukowcami ze Szwedzkiej Szkoły Sportu i Nauk o Zdrowiu, Uniwersytetu Medycznego w Tianjin i Uniwersytetu Syczuańskiego w Chinach.
Czynniki ryzyka przedwczesnego starzenia się mózgu
Szacując wiek mózgu ludzi na podstawie skanów MRI przy użyciu uczenia maszynowego, zespół kierowany przez naukowców z UCL zidentyfikował kilka czynników ryzyka przedwczesnego starzenia się mózgu. Odkryli oni, że gorszy stan zdrowia układu sercowo-naczyniowego w wieku 36 lat przewidywał starszy wiek mózgu w późniejszym życiu, podczas gdy mężczyźni mieli również starsze mózgi niż kobiety w tym samym wieku, donoszą w The Lancet Healthy Longevity.
Starszy wiek mózgu wiązał się z nieco gorszymi wynikami w testach poznawczych, a także przewidywał zwiększone kurczenie się mózgu (atrofię) w ciągu kolejnych dwóch lat, co sugeruje, że może to być ważny marker kliniczny dla osób zagrożonych pogorszeniem funkcji poznawczych lub innymi chorobami mózgu. Główny autor badania, profesor Jonathan Schott (UCL Dementia Research Centre, UCL Queen Square Institute of Neurology) powiedział: „Odkryliśmy, że pomimo bardzo podobnego rzeczywistego wieku wszystkich osób biorących udział w tym badaniu, istniały bardzo duże różnice w tym, jak stary był ich mózg oszacowany przez model komputerowy. Mamy nadzieję, że ta technika może pewnego dnia stać się użytecznym narzędziem do identyfikacji osób zagrożonych przyspieszonym starzeniem się, tak aby można im było zaoferować wczesne ukierunkowane strategie profilaktyczne w celu poprawy zdrowia ich mózgu.” Naukowcy zastosowali uznany model uczenia maszynowego oparty na MRI do oszacowania wieku mózgu uczestników finansowanego przez Alzheimer’s Research UK badania Insight-46, prowadzonego przez profesora Schotta. Uczestnicy badania Insight-46 zostali wylosowani z brytyjskiej kohorty urodzeniowej z 1946 r. z National Survey of Health and Development (NSHD) Medical Research Council. Ponieważ uczestnicy brali udział w badaniu przez całe życie, naukowcy byli w stanie porównać ich obecny wiek mózgu z różnymi czynnikami z całego ich życia. Wszyscy uczestnicy byli w wieku od 69 do 72 lat, ale ich szacowany wiek mózgu wahał się od 46 do 93 lat.
Naukowcy byli w stanie wyjaśnić około jedną trzecią zmienności wieku mózgu, badając różne czynniki w ciągu całego życia. Osoby z gorszym stanem zdrowia układu sercowo-naczyniowego w wieku 36 lub 69 lat miały gorszy stan zdrowia mózgu, podobnie jak osoby z nasiloną chorobą naczyń mózgowych w badaniu MRI (związaną z przepływem krwi i naczyniami krwionośnymi w mózgu). Jest to zgodne z wcześniejszym badaniem prowadzonym przez profesora Schotta, które wykazało, że wysokie ciśnienie krwi w wieku 36 lat przewidywało gorsze zdrowie mózgu w późniejszym życiu. Badanie nie wykazało związku między funkcjami poznawczymi w dzieciństwie, poziomem wykształcenia lub statusem społeczno-ekonomicznym a przedwczesnym starzeniem się mózgu.
Naukowcy odkryli również, że starszy wiek mózgu był związany z wyższym poziomem białka neurofilamentu lekkiego (NfL) we krwi. Uważa się, że podwyższony poziom NfL wynika z uszkodzenia nerwów i jest coraz częściej uznawany za użyteczny marker neurodegeneracji. Dr Sara Imarisio, dyrektor ds. badań w Alzheimer’s Research UK, powiedziała: „Badanie Insight 46 pomaga dowiedzieć się więcej o złożonych zależnościach między różnymi czynnikami, które wpływają na zdrowie mózgu ludzi w ciągu ich życia. Korzystając z uczenia maszynowego, naukowcy w tym badaniu znaleźli dalsze dowody na to, że gorsze zdrowie serca w średnim wieku wiąże się z większym kurczeniem się mózgu w późniejszym życiu”.
Inne negatywne czynniki
Przedwczesne starzenie się mózgu może być również promowane przez inne czynniki ryzyka, które zwykle wzajemnie się wzmacniają, np. dieta odgrywa decydującą rolę: wysokie spożycie cukru i tłuszczu, brak kwasów tłuszczowych omega-3, witamin lub przeciwutleniaczy może promować stan zapalny w mózgu i zmniejszać neuroplastyczność. Brak ruchu jest również szkodliwy, ponieważ aktywność fizyczna poprawia przepływ krwi do mózgu, stymuluje wzrost nowych komórek nerwowych i wzmacnia funkcje poznawcze.
Przewlekły stres i długotrwałe napięcie psychiczne prowadzą do nadprodukcji kortyzolu, który może uszkadzać szczególnie wrażliwe obszary mózgu, takie jak hipokamp i kora przedczołowa, upośledzając pamięć, zdolność uczenia się i regulację emocjonalną. Ponadto palenie tytoniu, nadmierne spożycie alkoholu i inne narkotyki zwiększają toksyczność neuronów i promują stan zapalny, co zwiększa ryzyko pogorszenia funkcji poznawczych i chorób neurodegeneracyjnych, podczas gdy czynniki społeczne i niedostateczne wyzwanie psychiczne również odgrywają rolę: osoby, które mają niewiele kontaktów społecznych lub są mało wymagające umysłowo, oferują mózgowi mniejszą stymulację, co może zmniejszyć wydajność poznawczą. Wreszcie, czynniki środowiskowe, takie jak zanieczyszczenie powietrza lub przewlekła ekspozycja na metale ciężkie i toksyczne chemikalia, przyczyniają się do stanów zapalnych i uszkodzeń mózgu.
You may also be interested in...
-
-
Badanie wykazało, że starzenie się i nieprawidłowe funkcjonowanie komórek, które występuje, gdy jedna część ciała…
