أمضى باحثون السنوات العشر الماضية في دراسة ما إذا كانت عملية اغتسال المخ تحدث لدى الإنسان على غرار ما يحدث في حالة الفئران، وقد توصلت الأبحاث إلى إثبات صحة هذه النظرية، بل إن الموجات الكهربائية التي تتحرك داخل المخ أثناء النوم، تقوم بدفع السائل النخاعي داخل المخ وخارجه.
وعلى مدار عقود طويلة، ظلَّ العلماءُ يفكرون في مشكلة أساسية، وهي كيف يتخلص مخ الإنسان من النفايات التي يفرزها أثناء العمل والتفكير طوال اليوم، التي تتضمن بروتينات وجزيئات زائدة قد تتحول إلى مواد سامة في حالة عدم التخلص منها، ومن بينها بروتينات الأميلويد بيتا وتاو التي تعتبر من المسببات الأساسية لمرض الزهايمر.
وبالنسبة لباقي أعضاء الجسم، يقوم الجهاز الليمفاوي بالتخلص من هذه الفضلات، إذ تنتقل السوائل الزائدة إلى الطحال والعقد الليمفاوية وأجزاء أخرى من الجهاز الليمفاوي قبل أن تمر إلى مجرى الدم بحيث يتم التخلص منها.
ولكن هذه العملية الحيوية لا يمكن أن تتم بالطريقة ذاتها داخل المخ بسبب ما يعرف باسم الحاجز الفاصل بين المخ والدم، وهو غلاف واقٍ يمنع انتقال العدوى إلى الخلايا العصبية داخل المخ، ولكنه بالمثل يمنع أيضاً انتقال أي شيء خارج المخ.
ويؤكد جيفري إيليف أستاذ طب النفس والأعصاب بجامعة واشنطن أهمية ما يعرف باسم النظام «الجليمفاوي» الذي يقصد به آلية تنظيف المخ وإزالة الفضلات التي تتم أثناء نوم الإنسان.
ويقول في تصريحات لموقع «ساينتيفك أمريكان» أن تعطل هذه المنظومة يؤدي على الأرجح إلى الإصابة باضطرابات عصبية ونفسية، من بينها مرض الزهايمر، ويرى أن تعطل النظام الجليمفاوي قد يفسر سبب اختزان المخ لبروتينات الأميلويد وتاو في مرحلة الشيخوخة.
وأوضح الباحث إيليف أن المتخصصين في مجال النوم ظلوا لسنوات طويلة يركزون على أهمية النوم في عملية اختزان الذكريات، كما أن الأطباء الذين درسوا المساحات التي تحيط بالأوعية الدموية لم يتبينوا الغرض منها بشكل واضح، بل واستبعدوا إلى حدٍّ كبير إمكانية أن تكون هذه المساحات في حقيقة الأمر قنوات لمرور السوائل، مضيفًا أنهم «لم يدركوا مدى ديناميكية هذه القنوات».
ويقول الباحثون: إن الجسم البشري ينتج ما بين ثلاثة إلى أربعة أمثال مخزونه من السوائل النخاعية كل يوم ثم يتخلص منها، وقد أدركت بعض الدراسات المبكرة ارتباط تدفق هذه السوائل بنبضات القلب، ولكن لم يتضح خلال الدراسات السابقة التغير الذي يطرأ على تدفق هذه السوائل أثناء النوم.
وخلال التجربة التي أجرتها الباحثة نيدرجارد لقياس معدلات التخلص من بروتينات الاميلويد أثناء استيقاظ الفئران ونومها وتخديرها، قام الباحثون بحقن متتبعات فلورية داخل أمخاخ الفئران لمتابعة تدفق السوائل النخاعية داخل المساحات حول الأوعية الدموية.
وتبين لهم أن تدفق تلك السوائل يتراجع بنسبة 95% أثناء الاستيقاظ مقارنة بما يحدث أثناء النوم، وأن حجم هذه القنوات بين الأوعية يتسع بنسبة 60% عندما تكون الفئران نائمة أو في حالة تخديرها، وهو ما يؤكد أن الجسم يتعرض لتغيرات فسيولوجية أثناء الغياب عن الوعي تزيد قدرة المخ على التخلص من فضلاته.
وفي دراسة مماثلة على البشر أجريت عام 2021، قام جرّاح الأعصاب بيير كريستيان إيدي من مستشفى جامعة أوسلو النرويجية بحقن متتبعات فلورية لمتابعة تدفق السوائل النخاعية لدى مجموعة من المرضى المتطوعين، مع تقسيمهم إلى مجموعتين، إذ تم السماح لأفراد المجموعة الأولى بالنوم بشكل طبيعي طوال الليل وإبقاء أفراد المجموعة الثانية مستيقظين خلال الفترة ذاتها.
وتم إجراء عملية تصوير بالرنين المغناطيسي لأفراد المجموعتين مرتين أثناء الليل ثم في اليوم التالي.
Researchers have spent the past ten years studying whether the brain's cleansing process occurs in humans similarly to what happens in mice, and the research has confirmed the validity of this theory. In fact, the electrical waves that move within the brain during sleep push the cerebrospinal fluid in and out of the brain.
For decades, scientists have been pondering a fundamental problem: how does the human brain dispose of the waste it produces while working and thinking throughout the day, which includes proteins and excess molecules that could turn toxic if not removed, including amyloid beta and tau proteins, which are considered primary contributors to Alzheimer's disease.
For the rest of the body, the lymphatic system disposes of these wastes, as excess fluids move to the spleen, lymph nodes, and other parts of the lymphatic system before entering the bloodstream to be eliminated.
However, this vital process cannot occur in the same way within the brain due to what is known as the blood-brain barrier, which is a protective layer that prevents infections from reaching the neurons inside the brain, but it also prevents anything from leaving the brain.
Jeffrey Iliff, a professor of psychiatry and neurology at the University of Washington, emphasizes the importance of what is known as the "glymphatic" system, which refers to the mechanism for cleaning the brain and removing waste that occurs during human sleep.
He states in remarks to Scientific American that a disruption of this system likely leads to neurological and psychological disorders, including Alzheimer's disease, and he believes that a malfunctioning glymphatic system may explain why the brain accumulates amyloid and tau proteins in old age.
Researcher Iliff explained that sleep specialists have long focused on the importance of sleep in the memory storage process, and that doctors who studied the spaces surrounding blood vessels did not clearly understand their purpose, even largely dismissing the possibility that these spaces are actually channels for fluid flow, adding that they "did not realize how dynamic these channels are."
Researchers say that the human body produces about three to four times its store of cerebrospinal fluid every day and then disposes of it. Some early studies recognized a connection between the flow of this fluid and heartbeats, but previous studies did not clarify the changes that occur in the flow of this fluid during sleep.
In an experiment conducted by researcher Nedergaard to measure the rates of amyloid protein disposal during the waking, sleeping, and anesthetized states of mice, researchers injected fluorescent tracers into the brains of the mice to track the flow of cerebrospinal fluid in the spaces around the blood vessels.
They found that the flow of this fluid decreases by 95% during wakefulness compared to what happens during sleep, and that the size of these channels between the vessels expands by 60% when the mice are asleep or anesthetized, which confirms that the body undergoes physiological changes during unconsciousness that enhance the brain's ability to dispose of its waste.
In a similar study on humans conducted in 2021, neurosurgeon Pierre Christian Eide from Oslo University Hospital in Norway injected fluorescent tracers to monitor the flow of cerebrospinal fluid in a group of volunteer patients, dividing them into two groups, allowing individuals in the first group to sleep normally throughout the night while keeping individuals in the second group awake during the same period.
Magnetic resonance imaging (MRI) was performed on both groups twice during the night and then the following day.
