Sub-Journal „Nature“: Untergrabung der Erkenntnis! Brauchen wir wirklich eine Gehirnwäsche?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Wang Fei (PhD in Neurowissenschaften)

Hersteller: China Science Expo

Anmerkung des Herausgebers: Um die neuesten Geheimnisse der Biowissenschaften zu entschlüsseln, hat Chinas Spitzentechnologieprojekt die Artikelserie „Neues Wissen über das Leben“ gestartet, in der die neuesten Errungenschaften auf dem Gebiet der Biowissenschaften ausgewählt und so schnell wie möglich in eine einfache Sprache übersetzt werden. Tauchen wir ein in die Welt des Lebens und erkunden wir die unendlichen Möglichkeiten.

Eine Hypothese zur Reinigung des glymphatischen Systems hat in der Schlafforschung in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erregt. Dies bedeutet, dass nach dem Einschlafen Lymphflüssigkeit ins Gehirn fließt und die während des Tages angesammelten Giftstoffe abtransportiert, so als hätte das Gehirn eine Reinigungsaufgabe abgeschlossen.

Um die Beziehung zwischen Schlaf und der Reinigung von Giftstoffen weiter zu bestätigen, führten Wissenschaftler in einem kürzlich in Nature Neuroscience veröffentlichten Artikel eine experimentelle Analyse durch und kamen zu dem Schluss, dass frühere Schlussfolgerungen, dass Schlaf „entgiftend“ wirken könne, voreingenommen waren. Welche Beziehung besteht also zwischen Schlaf und Gehirn? Wie wird bei Menschen eine „Gehirnwäsche“ durchgeführt? Schauen wir es uns gemeinsam an.

Gibt es Wasser in unserem Gehirn?

Mit der Aussage „Sie haben Wasser im Kopf“ beschreiben die Leute oft jemanden als dumm oder mit falschen Reaktionen. Doch in Wirklichkeit kann unser Gehirn gut funktionieren, weil es mit „Wasser“ gefüllt ist. Einige Studien besagen, dass sich im menschlichen Gehirn 150 ml „Wasser“ befinden, was dem Volumen eines kleinen Glases Bier entspricht. Warum befindet sich dann Wasser im menschlichen Gehirn? Sollte es nicht Blut sein?

Tatsächlich wird das Wasser im menschlichen Gehirn als „Liquor cerebrospinalis“ bezeichnet, eine farblose und durchsichtige Flüssigkeit, und das menschliche Gehirn ist in der Liquor cerebrospinalis aufgehängt und eingetaucht. Wenn Sie schon einmal einen Autounfall miterlebt haben, wissen Sie, dass es sich bei den Hirnspritzern nicht um rotes Blut handelt, das überall herumfliegt, sondern eher um eine Pfütze aus verschüttetem Tofuhirn.

Der Grund, warum das Blut nicht direkt mit dem Gehirn in Kontakt kommen kann, liegt darin, dass zwischen den Blutgefäßen und dem Gehirn eine Blut-Hirn-Schranke besteht. Diese Barriere stellt sicher, dass das menschliche Gehirn, der Hauptsitz des menschlichen Körpers, von der Außenwelt isoliert ist. Sie verhindert, dass das Gehirn leicht von externen Giftstoffen befallen wird, und begrenzt auch die Auswirkungen einiger externer Hormone auf das Gehirn.

Da das Blut das Gehirn nicht mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgen kann, bildet sich an der Blut-Hirn-Schranke Liquor cerebrospinalis. Nur die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit kann im menschlichen Gehirn fließen und die Funktion des Gehirns ermöglichen. Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit im Schädel ist keine stehende Lache; Es fließt auch kontinuierlich von den Ventrikeln zum Aquaeductus cerebri.

Die Ventrikel und der Aquaeductus cerebri können tatsächlich als „Löcher“ und „Gruben“ im Gehirn betrachtet werden. Es gibt vier relativ große Löcher im Gehirn, die als erster, zweiter, dritter und vierter Ventrikel bezeichnet werden, und diese Ventrikel sind mit „Wasser“ gefüllt. Im menschlichen Gehirn gibt es eine kanalartige Grube, die als Aquaeductus cerebrospinalis bezeichnet wird. Durch diese Grube fließt die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit aus dem Gehirn.

Die Blut-Hirn-Schranke, die Ventrikel und der Fluss der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit im Gehirn.

(Bildquelle: Referenz 1)

Warum müssen wir einer „Gehirnwäsche“ unterzogen werden?

Die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit im menschlichen Gehirn fließt ständig und wird ersetzt. Studien haben gezeigt, dass das menschliche Gehirn die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit innerhalb von 24 Stunden viermal ersetzen muss. Warum müssen wir also ständig das Wasser wechseln? Gibt es Fische im Wasser des Gehirns?

Ja, die Fische im Gehirn sind unsere Gehirnzellen. Obwohl sie nicht wie Fische herumschwimmen können, scheiden sie auch Abfallstoffe aus. Bald ist die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit mit giftigen Substanzen und Abfallprodukten gefüllt, die durch den Stoffwechsel der Tiere entstehen.

Daher hat sich im Gehirn ein Lymphsystem entwickelt, das hauptsächlich von Gliazellen im Gehirn gesteuert wird und als glymphatisches System bezeichnet wird. Dieses System ist wie die Installation eines Filters am großen Aquarium des menschlichen Gehirns, der das Wasser im Gehirn ständig austauscht. Der Austausch und die Reinigung der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit im Gehirn durch dieses glymphatische System ist eine Art „Gehirnwäsche“, und das menschliche Gehirn kann durch diese „Gehirnwäsche“ wach bleiben.

Obwohl das Gehirn nur 2 % des menschlichen Körpergewichts ausmacht, also etwa 1,3 kg, also weniger als das Gewicht einer Wassermelone, verbraucht es 20 % der Körperenergie und ist somit ein großer Energieverbraucher. Bei so viel anstrengender Arbeit produziert das Gehirn auch viele giftige Substanzen wie reaktiven Sauerstoff, Immunglobuline, Proteinfragmente usw.

Noch beängstigender ist die Ansammlung von Beta-Amyloid, einem Protein, das mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht wird. Es besteht ein unklarer Zusammenhang zwischen der Ablagerung dieser Proteine ​​und dem Auftreten der Alzheimer-Krankheit.

Obwohl junge Menschen oft lange aufbleiben, scheint ihr Gehirn keinen Schaden davonzutragen, oder? Studien haben jedoch ergeben, dass sich das Gehirn junger Menschen zwar schnell von kurzfristigem Schlafmangel erholen kann, chronische, langfristige Schlaflosigkeit und Schlafstörungen jedoch den Stoffwechsel des Gehirns stark belasten können . Die Folge ist eine Degeneration wichtiger Neuronen, die für Wachheit und normale kortikale Funktionen verantwortlich sind, sowie eine Ansammlung von Proteinen, die mit Alterung und Neurodegeneration in Zusammenhang stehen. Dies kann dazu führen, dass Menschen, die lange aufbleiben, anfälliger für die Alzheimer-Krankheit sind.

Studien haben außerdem gezeigt, dass bei älteren Menschen die Gehirnwäsche seltener vorkommt und dass die Ersatzrate der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit bei ihnen nur 10 % der Rate junger Menschen beträgt. Wenn junge Menschen oft lange aufbleiben, ist das so, als hätten sie das Gehirn eines alten Mannes, das voller Abfall ist, der nicht weggespült werden kann. Werden die jungen Leute nach all dem weiterhin lange aufbleiben?

Mithilfe moderner Bildgebungsverfahren haben Forscher herausgefunden, dass die Flussrate der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit während des Schlafs zunimmt.

(Bildquelle: Referenz 2)

Wann findet eine Gehirnwäsche statt?

Gehirnwäsche findet oft nachts statt, wenn wir schlafen. Dies ist genauso wie bei den Straßenkehrmaschinen und Müllwagen, die normalerweise in den frühen Morgenstunden, am Abend oder sogar in der Nacht arbeiten, um ihre normale Arbeit tagsüber nicht zu beeinträchtigen.

Natürlich ist unser Gehirn nicht dumm; Dieses Reinigungssystem wird nachts eingeschaltet und tagsüber ausgeschaltet. Auf diese Weise wird die Gehirnwäsche zu einer besonderen Funktion während des Schlafs.

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft besteht kein Konsens darüber, warum die „Gehirnwäsche“ häufig nachts stattfindet. Schauen Sie, sie haben vor kurzem wieder angefangen zu streiten. In einer früheren Studie wurde festgestellt, dass Mäuse betäubt und ihnen winzige fluoreszierende Tracer in die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit injiziert wurden. Dabei stellte sich heraus, dass die Tracer schnell in das Gehirn eindrangen und es auf spezifischen, vorhersehbaren Wegen wieder verließen.

Wenn die Mäuse einschliefen, konnte die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit freier fließen und sogar tiefere Teile des Gehirns erreichen. Im wachen Gehirn kann die Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit nur entlang der Oberfläche des Gehirns fließen, und der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeitsfluss im Wachzustand beträgt nur 5 % des Flusses im Schlaf. Das Gehirn scheidet im Schlaf Abfallstoffe doppelt so schnell aus wie im Wachzustand.

Nach einer Reihe von Studien an Mäusen stellte das Team fest, dass das Gehirn von Mäusen, wenn es schläft oder unter Narkose steht, damit beschäftigt ist, den Müll zu beseitigen, der sich im Wachzustand angesammelt hat. Dieses Ergebnis schockierte das gesamte Publikum sofort nach seiner Veröffentlichung und schien zum ersten Mal die Hypothese zu beweisen, dass Schlaf eine „Gehirnwäsche“ bewirkt.

Allerdings folgten auch die „Ohrfeigen“-Ergebnisse. In einem am 13. Mai 2024 veröffentlichten Artikel wurde die Clearance-Rate von Metaboliten im Gehirn von Mäusen im Wach-, Schlaf- und Narkosezustand direkt gemessen. Dabei wurde festgestellt, dass die Clearance-Rate des Gehirns für Substanzen im Schlaf- und Narkosezustand deutlich reduziert ist.

Dieses Ergebnis steht in starkem Widerspruch zu früheren Ergebnissen und lässt darauf schließen, dass übermäßiger Schlaf auch zu Fehlfunktionen des Gehirns führen kann. Dies stellt die traditionelle Ansicht in Frage, dass die Hauptfunktion des Schlafs darin besteht, Giftstoffe aus dem Gehirn zu entfernen.

Natürlich sind wissenschaftliche Debatten üblich. Ob die Rate der „Gehirnwäsche“ im Schlaf hoch oder niedrig ist, müssen wir abwarten. Doch unabhängig davon, ob das Gehirn nachts oder tagsüber einer „Gehirnwäsche“ unterzogen wird, kann die Arbeit des glymphatischen Systems zur Reinigung des Gehirns von Unreinheiten nicht ignoriert werden.

Die Gehirnparameter sind im Wachzustand und im Schlaf unterschiedlich. Beispielsweise sinkt die Temperatur des Gehirns während des Schlafs um zwei Grad und die Gehirnströme werden gleichmäßiger.

(Bildquelle: Referenz 3)

Guter Schlaf ist wichtiger

Unabhängig davon, ob wir nachts einer „Gehirnwäsche“ unterziehen müssen, ist die Bedeutung des Schlafs offensichtlich. Delfine und Wale beispielsweise schlafen abwechselnd in ihren beiden Gehirnhälften, was ihnen einen erholsamen Schlaf ermöglicht und ihnen gleichzeitig die Möglichkeit gibt, im Schlaf zu schwimmen.

Wenn Schlaf wirklich optional ist, warum verbringen wir dann mindestens ein Drittel unseres Lebens mit Schlafen? Welche Funktionen hat der Schlaf? Es unterstützt das Gehirn nicht nur dabei, wie oben erwähnt Stoffwechselabfälle zu beseitigen, sondern kann auch die Immunfunktion verbessern, Erinnerungen verarbeiten und speichern usw.

Dennoch leiden viele Menschen unter Schlafmangel oder Schlafstörungen. Eine gute Nachtruhe zu haben, ist für sie ein Luxus. Studien haben bestätigt, dass langfristiger Schlafmangel körperliche Beschwerden verursachen und auch psychische Probleme wie Trance und Halluzinationen hervorrufen und sogar zum Tod führen kann.

Am hilfreichsten ist es, Strategien zur Verbesserung Ihres Schlafs zu beherrschen. Generell lässt sich der Schlaf durch entsprechende Bewegung und eine regelmäßige Ernährung verbessern. Viele Menschen leiden unter Schlafstörungen, weil sie sich nicht ausreichend bewegen und eine unzureichende Magenmotilität aufweisen. Dies führt nachts zu Übelkeit und Sodbrennen und beeinträchtigt den Schlaf.

Eine weitere Sache ist, regelmäßig zu schlafen und gute Gewohnheiten zu entwickeln. Auch der Schlaf ist Teil des biologischen Rhythmus. Die Sonne geht im Osten auf und im Westen unter, und die Jahreszeiten wechseln von Frühling zu Sommer und von Herbst zu Winter. Diese regelmäßigen Veränderungen wirken sich auf unseren Organismus aus. Nachts zu schlafen und tagsüber aktiv zu sein, ist ebenfalls eine Voraussetzung des biologischen Rhythmus. Regelmäßiger Schlaf und die Aufrechterhaltung eines guten biologischen Rhythmus sind für unseren Körper von Vorteil.

Ich schlage vor, dass jeder den Stress loslässt, nichts ist wichtiger als eine gute Nachtruhe.

Quellen:

1.Neurochem Res. 2015 Dezember; 40(12): 2583–2599.

2.Wissenschaft. 18. Oktober 2013;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. PMID: 24136970; PMCID: PMC3880190.

3.Science, 374,556-559(2021).DOI:10.1126/science.abi8372