Các nhà khoa học vừa tìm ra lý do chúng ta cần phải ngủ là cơ chế làm sạch trong não của chúng ta sẽ hoạt động tốt hơn khi não ngừng hoạt động. Giống như các xe tải sẽ di chuyển trong thành phố nhanh hơn trong đêm vì lưu lượng giao thông ít hơn, cơ chế tẩy rửa trong não của chúng ta sẽ làm việc tốt hơn khi não ít hoạt động.
"Nghiên cứu này cho thấy rằng, bộ não của chúng ta khi ngủ và khi tỉnh táo có các tình trạng chức năng khác nhau", nhà nghiên cứu Maiken Nedergaard, thuộc trường Đại học Rochester cho biết. "Thực tế, tính chất phục hồi tự nhiên của giấc ngủ là để giải phóng các sản phẩm thải mà các hoạt động thần kinh sản sinh, tích lũy trong lúc tỉnh táo".
Chúng ta đã biết rằng, não của chúng ta củng cố những ký ức trong giấc ngủ và thực hiện các chức năng quan trọng khác. Giấc ngủ cũng mang lại một số lợi ích khác cho cơ thể, cơ bắp, xương và các cơ quan khác có thể tự phục hồi trong khi chúng ta ngủ. Ngoài ra, giấc ngủ cũng giữ cho hệ miễn dịch của chúng ta khỏe mạnh.
Chúng ta biết giấc ngủ sẽ mang lại những lợi ích trên, nhưng cho đến bây giờ, chúng ta vẫn chưa biết những thay đổi cụ thể nào trong khi ngủ mang lại những lợi ích này.
Các tế bào bị nhiễm độc
Tất cả các tế bào của chúng ta đều sản sinh, tích lũy chất thải khi chúng làm việc, và những chất thải này có thể khiến tế bào bị nhiễm độc. Nếu không được loại bỏ, những chất thải này sẽ tích tụ lại và tiêu diệt các tế bào của chúng ta. Hệ bạch huyết có nhiệm vụ làm sạch những chất thải này trong những phần còn lại của cơ thể nhưng hàng rào máu não ngăn hệ bạch huyết khỏi não bộ nên các tế bào thần kinh trong não bộ cần một cơ chế làm sạch khác.
Các dải màu tím là các kênh mà dịch não chảy qua, các khu vực màu xanh lá là những tế bào thần kinh đệm có nhiệm vụ kiểm soát dòng chảy thông qua chúng
Hệ thống xử lý rác thải độc đáo của não bộ được nhóm nghiên cứu phát hiện ra hồi năm ngoái, phát hiện này được công bố trên tạp chí Science Translational Medicine vào ngày 15/8/2012. Nó hoạt động như một hệ thống đường ống dẫn nước.
Não được bao bọc trong một chất lỏng trong suốt đặc biệt có tên dịch não tủy, không trộn lẫn với máu và hệ bạch huyết của các bộ phận còn lại trên cơ thể. Trong các nghiên cứu hồi năm ngoái, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chất lỏng này đi qua các kênh đặc biệt và làm sạch bộ não.
Có hai loại tế bào trong não, các tế bào thần kinh gửi các tín hiệu và các tế bào thần kinh đệm giữ cho tế bào thần kinh khỏe mạnh. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng chính các tế bào thần kinh đệm tạo ra các kênh làm sạch xung quanh các tế bào thần kinh. Các protein độc hại được hệ thống này lọc và loại bỏ khỏi hệ thống tuần hoàn của não, sau đó chuyển chúng đến hệ thống tuần hoàn chung để gan loại bỏ chúng ra khỏi cơ thể.
Nghiên cứu giấc ngủ của chuột
Các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm trên chuột và nhận thấy khi chuột ngủ hệ thống làm sạch này hoạt động nhiều hơn 10 lần. Họ đã tiêm protein độc có màu vào những con chuột để xem cách hệ thống này làm việc, khi những con chuột ngủ các protein độc hại đã được loại bỏ khỏi bộ não nhanh gấp hai lần so với khi chúng tỉnh táo.
Khi chuột ngủ, các kênh chứa đầy dịch não (màu xanh nhạt) giữa các tế bào thần kinh mở rộng và vận chuyển chất thải làm sạch tế bào thần kinh
Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khi não đang ngủ, các tế bào thần kinh co lại 60%, các kênh giữa những tế bào này tăng kích thước và được lấp đầy bởi dịch não. Sau đó các tế bào thần kinh đệm sẽ kích hoạt hệ thống bơm của chúng để phân phối dịch não tủy của não vào những khoảng trống này và tuôn ra các khu vực xung quanh các tế bào thần kinh.
Khi chúng ta thức giấc, các kênh này thu nhỏ lại và các tế bào thần kinh sẽ phình trở lại kích thước của chúng, và dịch não tủy sẽ trở lại vị trí quen thuộc của chúng là xung quanh bề mặt bộ não chứ không phải sâu bên trong. Khi tỉnh táo, hệ thống làm sạch bộ não chỉ làm việc với hiệu suất bằng 5% so với khi ngủ.
Các hoạt động phân phối chất lỏng này tiêu tốn rất nhiều năng lượng, đó là lý do tại sao các nhà nghiên cứu nghĩ rằng nó chỉ làm việc hiệu quả khi chúng ta ngủ. Thông thường, tất cả các năng lượng của não bộ bận rộn thực hiện các hoạt động thông thường của não là hỗ trợ tất cả mọi công việc mà chúng ta làm, tất cả những chuyển động của chúng ta, suy nghĩ của chúng ta, việc tạo ra các ký ức, phân tích các tín hiệu thu được từ các giác quan của chúng ta. Khi tất cả những hoạt động này ngừng lại, não của chúng ta có thể chuyển qua chế độ làm sạch.
Hiểu về giấc ngủ
Nếu các độc tố này không bị loại bỏ, chúng ta có nguy cơ mắc các bệnh thái hóa thần kinh như Alzheimer (hội chứng mất/suy giảm trí nhớ). Hiểu biết về cơ chế làm sạch bộ não này không chỉ giúp chúng ta biết cần phải ngủ, và có thể kiểm soát tốt hơn với các loại thuốc có thể khiến cơ chế này ngừng hoặc tiếp tục hoạt động, nhưng cũng có thể tìm ra những cách thức mới để điều trị và ngăn ngừa các bệnh thái hóa thần kinh.
Sự tích tụ của các protein độc hại làm chết tế bào thần kinh trong bệnh Alzheimer
Suzana Herculano-Houzel, một nhà nghiên cứu não tại Đại học Universidade Federal do Rio de Janeiro, Brazil, thậm chí còn cho biết chính lượng độc tố sản sinh ra khiến chúng ta cần phải ngủ và làm cho chúng ta cần phải ngủ.
Những con chuột trong nghiên cứu này đã thức giấc sau giấc ngủ kéo dài 60 phút, vì vậy chúng ta chưa biết số lượng hoặc loại của giấc ngủ con người có thể ảnh hưởng tới quá trình làm sạch.
Dù hơi vô lý, nhưng điều này thậm chí có thể giải thích tại sao động vật có não nhỏ cần ngủ nhiều hơn động vật não lớn. Ví dụ, con dơi ngủ tới 20 giờ một ngày, trong khi con voi chỉ ngủ có bốn giờ. Tại sao? Bởi vì bộ não lớn hơn có nhiều không gian để lưu giữ các chất độc trước khi tới giới hạn cần phải làm sạch.
Hiểu "sự thay đổi cấu trúc và chức năng não trong hai trạng thái khác nhau (ngủ-thức) cho chúng ta cơ hội áp dụng một vài thay đổi với hai trạng thái". Nedergaard chia sẻ với Business Insider trong một email. Các thay đổi này có thể bao gồm cách để đưa hệ thống làm sạch này vào trạng thái "siêu công suất" để chúng ta có thể ngủ ít hơn.
Hoàng Kỷ
Theo Business Insider