Bezsenna noc zagęszcza synapsy. Czy to dlatego sen jest nam niezbędny?

Co się dzieje z twoim mózgiem, gdy nie śpisz? Zespół z Forschungszentrum Jülich właśnie dostarczył pierwszych bezpośrednich dowodów na to, że każda nieprzespana noc zwiększa gęstość synaps w ludzkim mózgu.

Hipoteza, która czekała na dowód

→ Czytaj też: Naukowcy potwierdzili szósty zmysł. Jak sprawdzić, czy go masz?

Od lat neuronaukowcy podejrzewali, że sen pełni funkcję sprzątającą. W ciągu dnia, gdy jesteśmy aktywni, połączenia między neuronami – synapsy – stają się coraz silniejsze i liczniejsze. To naturalny efekt uczenia się i przetwarzania bodźców. Problem w tym, że mózg nie może rozbudowywać sieci w nieskończoność. Potrzebuje mechanizmu resetu.

Ten pomysł nazwano hipotezą homeostazy synaptycznej. Zakłada ona, że sen przywraca równowagę, osłabiając lub eliminując zbędne połączenia. Dotychczasowe dowody pochodziły wyłącznie z badań na zwierzętach. U ludzi brakowało narzędzia, które pozwoliłoby zajrzeć do żywego mózgu i policzyć synapsy.

28,5 godziny bez snu

→ Czytaj też: Dziecko tańczy, zanim nauczy się chodzić. Mózg przetwarza muzykę już w 3. miesiącu życia

Naukowcy z Instytutu Neuronauki i Medycyny w Jülich wykorzystali pozytonową tomografię emisyjną (PET) do śledzenia białka SV2A – markera gęstości synaptycznej. W badaniu opublikowanym w PLOS wzięło udział 40 zdrowych osób. Połowa z nich nie spała przez całą noc.

Po 28,5 godzinach nieprzerwanego czuwania w kilku rejonach mózgu pozbawionych snu uczestników odnotowano wyższy poziom SV2A. Zmiany objęły m.in. hipokamp (kluczowy dla pamięci) oraz wzgórze (przekaźnik informacji). „Nasze badanie pokazuje, że po około 28,5 godziny czuwania wskaźnik gęstości synaptycznej wzrasta w kilku obszarach mózgu” – komentują autorzy. „Sugeruje to, że pozbawienie snu nie tylko powoduje zmęczenie, ale również towarzyszą mu mierzalne zmiany w połączeniach neuronalnych”.

Co istotne, gdy niewyspanym uczestnikom pozwolono na dwugodzinną drzemkę, wyższy poziom SV2A korelował z większą aktywnością fal wolnych podczas snu. Fale te są wskaźnikiem snu głębokiego – tego samego, który odpowiada za regenerację.

Mózg jak siłownia

Metafora jest uderzająco prosta. Na jawie mózg wykonuje trening – każde doświadczenie, rozmowa, przeczytane zdanie to kolejne „powtórzenie” wzmacniające synapsy. Sen działa jak faza regeneracji: przycina to, co zbędne, i przygotowuje sieć na kolejny dzień. Bez tego mechanizmu mózg tonie w nadmiarze połączeń, co zwiększa zapotrzebowanie energetyczne i prowadzi do gromadzenia się białek.

„Podczas deprywacji snu mózg pozostaje dłużej w stanie czuwania i nadal przetwarza bodźce i informacje” – tłumaczą badacze. To wyjaśnia, dlaczego po nieprzespanej nocy czujemy się nie tylko zmęczeni, ale też rozkojarzeni i mniej sprawni intelektualnie. Nasza sieć neuronalna jest po prostu przeciążona.

Odkrycie zespołu z Jülich to coś więcej niż potwierdzenie starej hipotezy. Po raz pierwszy udało się uchwycić biologiczny związek między potrzebą snu a narastaniem połączeń komórkowych u ludzi. Kolejnym krokiem będzie zbadanie, czy zaburzenia tego mechanizmu leżą u podłoża chorób neurodegeneracyjnych, w których akumulacja białek odgrywa kluczową rolę. Na razie wiadomo jedno: zarwana noc to nie tylko subiektywne zmęczenie. To fizyczna przebudowa mózgu, widoczna na skanie.