Dieses Gerät kann Ihr Gehirn in den Tiefschlaf versetzen

Während er sich jeden Abend zum Schlafen fertig macht, setzt Don Tucker eine Elektrodenkappe auf und überprüft einen kleinen Computer auf seinem Nachttisch. Viele Mitarbeiter des Privatlabors, das von dem emeritierten Professor der University of Oregon geleitet wird, folgen der gleichen Routine.

Das Versuchsgerät überwacht die nächtliche Reise durch den Schlaf. Nachdem es einige Minuten lang leichten Schlaf wahrgenommen hat, pulsiert es elektrischen Strom durch die Kopfhaut und den Schädel und versetzt das Gehirn in jenes Nirvana, das als Tiefschlaf bekannt ist.

Abonnieren Sie den Newsletter von The Post Most, um die wichtigsten und interessantesten Artikel der Washington Post zu erhalten.

Das Ziel ist nicht nur ein erholsamer Schlaf. Bahnbrechende Entdeckungen der letzten zehn Jahre haben gezeigt, dass das Gehirn über ein Power-Waschsystem verfügt, das im Tiefschlaf auf Hochtouren schaltet und schädliche Abfälle wegspült. Diese nächtliche Reinigung ist Teil der erholsamen Schlafkraft und belebt Konzentration, Gedächtnis und Motorik.

Mit zunehmendem Alter wird dieses Reinigungssystem jedoch nachlässiger, und es kann beginnen, einige der Stoffwechselrückstände des Tages zurückzulassen, einschließlich der in der Plaque gefundenen Amyloid-Beta-Proteine, die die Alzheimer-Krankheit und andere verheerende neurologische Störungen charakterisieren.

Die verblüffende Enthüllung dieser zuvor unbekannten Gehirninfrastruktur im Jahr 2012 – glymphatisches System genannt – hat ein neues Zeitalter der Forschung und Erfindung nicht nur in Bezug auf Schlaf, sondern auch Alterung, Demenz und Hirnverletzungen eingeläutet. Fast 300 Forschungsarbeiten wurden letztes Jahr über das glymphatische System veröffentlicht.

Einer dieser Forschungspfade führt zu Tuckers Labor und der Erfindung auf seinem Nachttisch namens AugNOD für Augmented Neural Oscillation Driver. Als Prototyp sieht es aus wie ein besonders schwerer kieferorthopädischer Apparat, an dessen Spitze ein Mautstraßen-Transponder befestigt ist. Verfeinerte, leichtere Versionen sind in Arbeit.

Durch die Verlängerung des Tiefschlafs zielt Tuckers Gerät darauf ab, den nächtlichen Waschzyklus zu beschleunigen. Eines Tages, so hofft er, wird so etwas von den Menschen weit verbreitet sein, um den Kopf freizubekommen – buchstäblich. “Es ist eine Möglichkeit, das Gehirn jung zu halten”, sagte der 75-jährige Tucker.

Die US-Armee hat Interesse gezeigt. Im Oktober gewährte das Verteidigungsministerium Tucker, der University of North Carolina und mehreren Partneruniversitäten 4,25 Millionen US-Dollar, um eine mögliche militärische Anwendung des Geräts zu untersuchen, um schlaflosen Soldaten auf dem Schlachtfeld die geistige Schärfe zurückzugeben.

Jeffrey Iliff, ein Mitglied des Forschungsteams der University of Washington School of Medicine, sagte, dass Verbrauchergeräte innerhalb von fünf Jahren jedem ermöglichen könnten, seinen gehirnreinigenden Tiefschlaf zu verfolgen.

„Und ich denke, dass wir innerhalb der nächsten sieben Jahre Ansätze sehen werden – wie vielleicht dieses Gerät, vielleicht einige pharmakologische Ansätze – die anfangen können, es zu modulieren, die es vielleicht aufdrehen können, wenn Sie versuchen wollen, es aufzudrehen “, sagte Iliff. „Ich denke, dass sich die Dinge auf diesem Gebiet sehr schnell bewegen, da die Arbeit beginnt, sich auf die menschliche Bevölkerung auszudehnen.“

Iliff nimmt einen bedeutenden Platz in der Geschichte der Schlafwissenschaft ein. Er war Hauptautor mehrerer Artikel, die im Jahr 2012 begannen, das hirnschrubbende glymphatische System zu beschreiben, basierend auf Arbeiten, die an der University of Rochester mit der Hauptforscherin Maiken Nedergaard durchgeführt wurden.

Iliff sagte, dass Nedergaard ihn, als er als Postdoktorand in ihr Labor kam, auf einen Kurs gebracht habe, um bleibende Fragen darüber zu beantworten, wie sich Flüssigkeit durch das Gehirn bewegt. Was sie entdeckten, versteckte sich vor aller Augen, war ein separates Leitungssystem, das um die Blutgefäße im Kopf gewickelt war und Flüssigkeit in das Gehirn drückte.

Teilweise indem sie durch winzige Löcher in Mausschädeln spähen, stellen Wissenschaftler die Hypothese auf, dass menschliche Gehirnzellen während des Tiefschlafs schrumpfen und Platz schaffen, damit diese Flüssigkeit zwischen ihnen aufsteigen und jeder Zelle ein Bad geben kann.

Dadurch werden schädliche Abfallproteine ​​weggespült, die vom Gehirn produziert werden, einem unermüdlichen Stoffwechselmotor, der rund um die Uhr tuckert.

Das Volumen der Flüssigkeit, die um die Zellen fließt, könnte in Fingerhüten gemessen werden, sagte Iliff. Wissenschaftler entdecken jedoch, dass es der Schlüssel zum menschlichen Wohlbefinden ist.

„Wir denken, dass dies nicht nur für die Alzheimer-Krankheit relevant ist, sondern wir glauben tatsächlich, dass dies wahrscheinlich für alle Arten von neuroimmunologischen Erkrankungen wie Multiple Sklerose und neurovaskuläre Erkrankungen wie traumatische Hirnverletzungen und Schlaganfälle relevant ist“, sagte Iliff. „Es gibt Hinweise darauf, dass es an Kopfschmerzen beteiligt ist. Es gibt Hinweise darauf, dass es an Stimmungsstörungen und anderen neuropsychiatrischen Erkrankungen wie Depressionen oder bipolaren Störungen beteiligt sein könnte.“

„Es scheint, dass es tatsächlich viel grundlegender und grundlegender ist, als wir dachten“, sagte Iliff.

Schlaf – insbesondere die elektrische Partitur, die das Gehirn jede Nacht durchspielt – ist das Herzstück des Prozesses.

Jede Art von Schlaf – von den leichteren Phasen über den Tiefschlaf bis hin zu schnellen Augenbewegungen oder REM – ist durch ein bestimmtes Muster von Gehirnwellen gekennzeichnet, das Wissenschaftler seit fast einem Jahrhundert mit Elektroenzephalographie (EEG) belauschen.

Der tiefste Schlaf, kurz vor REM, produziert langsame Gehirnwellen, die dabei helfen, Erinnerungen an den Tag zu organisieren und zu speichern und den glymphatischen Waschzyklus auf Hochtouren zu bringen.

EEG-Tests zeigen, dass Menschen mit zunehmendem Alter weniger Zeit im Tiefschlaf und mehr im leichteren Schlaf verbringen.

“Viele Menschen nach dem 30. Lebensjahr gehen mit ihrem Tiefschlaf zur Hölle”, sagte Tucker. „Wir glauben, dass dies einen Großteil des Gedächtnisverlusts bei älteren Menschen erklären kann, und es beginnt im Alter von 30 Jahren – es ist nicht so, dass man alt und hinfällig werden muss.“

Tucker arbeitet seit Jahrzehnten an diesen Problemen und gründete 1992 ein Unternehmen, das Pionierarbeit für ein hochauflösendes EEG leistete, das wie ein verdrahtetes Haarnetz getragen wird. Dieses Unternehmen, Electrical Geodesics, wurde 2017 von Philips für fast 37 Millionen US-Dollar gekauft.

Seine neue Firma Brain Electrophysiology Lab in Eugene, Ore. versucht, die elektrische Aktivität des Gehirns nicht nur zu überwachen, sondern auch zu beeinflussen. Die Arbeit emuliert Erkenntnisse aus Labors auf der ganzen Welt, die begonnen haben, das Gehirn mit winzigen Stromdosen von einer Schlafphase zur nächsten zu überreden.

Diese künstlichen Impulse ahmen diejenigen nach, die während des Tiefschlafs im Kopf erzeugt werden, und das Gehirn folgt ihrer Führung und beginnt auch, diese langsameren Gehirnwellen zu produzieren, und taucht in die tiefsten Bereiche des Schlafs ein.

“Wenn Sie den elektrischen Strom ändern, der durch den Kopf fließt, synchronisieren sich die Neuronen natürlich damit”, sagte Tucker.

Tucker und andere veröffentlichten im vergangenen Mai eine kleine, von Fachleuten begutachtete Studie, in der sie durch die Verabreichung winziger Stromimpulse für jeweils fünf Minuten an dösende Testpersonen die Zeit im Tiefschlaf um durchschnittlich 13 % verlängerten. Er sagte, das sei genug, um das Gehirn effektiver bei der Organisation von Erinnerungen und der Beseitigung von Verschwendung zu machen.

Das Anlegen kleiner Strommengen an das Gehirn, die so genannte transkranielle elektrische Stimulation, ist nicht neu. Eine umfassende Überprüfung aus dem Jahr 2017 ergab, dass es sicher zu sein scheint, und stellte keine schwerwiegenden Nebenwirkungen in über 18.000 Sitzungen fest, die in die Umfrage einbezogen wurden. Es wurde angepriesen, eine Vielzahl möglicher neurologischer Vorteile zu bieten, von denen viele unbewiesen sind.

„Angesichts der Menge an Forschung und der Menge an Versprechen und der Menge an Medienaufmerksamkeit, die der transkraniellen Elektrostimulation gewidmet ist, hat sich das nicht wirklich in Haushaltsgeräten niedergeschlagen, die für verschiedene Indikationen von der FDA zugelassen sind“, warnte Anna Wexler, eine Bioethikerin an der University of Pennsylvania und einer der Autoren der Sicherheitsstudie.

Die Feststellung, ob Tuckers Gerät das Reinigungssystem des Gehirns effektiv anwählen kann, wird dadurch erschwert, wie schwierig es ist, das glymphatische System in Aktion zu beobachten.

Swati Rane Levendovszky, Mitglied des Forschungsteams und Professor für Radiologie an der University of Washington School of Medicine, hat MRT-Techniken entwickelt, um die Geschwindigkeit und den Fluss der Flüssigkeit zu beobachten und zu messen, die das Gehirn wäscht. Bei Erfolg könnten die Techniken zeigen, ob Tuckers Gerät diesen Fluss erhöht.

Es könnte Ärzten eines Tages auch helfen, Patienten auf Alzheimer, Parkinson und Demenz zu untersuchen, sagte sie. “All dies ist mit der Unfähigkeit verbunden, eine Art von toxischem Protein im Gehirn zu beseitigen, und die Glymphatik hängt damit zusammen”, sagte Levendovszky.

Über die Diagnostik hinaus wird das Projekt das Potenzial bewerten, bei diesen Erkrankungen zu helfen, sagte Dawn Kernagis, Neurowissenschaftlerin an der University of North Carolina School of Medicine und Co-Leiterin des Projekts.

“Wenn dieses Gerät eine Wirkung hat, könnten wir einige wirklich positive Effekte in den Bevölkerungsgruppen beobachten, in denen sie ein erhöhtes Risiko für neurodegenerative Erkrankungen gesehen haben”, sagte Kernagis.

Die breitere Palette von Anwendungen sprach die Armee an, zusammen mit dem Potenzial, die Bereitschaft von Soldaten mit Schlafentzug zu verbessern und Verletzte zu heilen, sagte Christopher Steele, ein Direktor des US Army Medical Research and Development Command.

Für das DOD „bietet das glymphatische System eine Gelegenheit zu verstehen, wie sich chronische Stressoren im Laufe der Zeit aufbauen können, aber es kann auch einen Einblick in eine schnellere Genesung von einigen Arten von Hirnverletzungen geben“, sagte Steele.

Die Armee finanziert ein paralleles Projekt, das auch versucht, ein Gerät zur Gehirnreinigung zu entwickeln, das von der Rice University, dem Baylor College of Medicine und dem Houston Methodist Hospital geleitet wird.

Während das militärische Forschungsprojekt voranschreitet, arbeitet ein separates, von Tucker gegründetes Unternehmen daran, eine Studie der Food and Drug Administration mit einer Verbraucherversion seiner Kappe zu starten, um den Tiefschlaf zu verbessern. (Andere Mitglieder des Forschungsteams haben kein finanzielles Interesse an Tuckers Gerät oder seinen Unternehmen, sagten sie.)

„Ich möchte ein Verbraucher dieses Schlaftherapiegeräts sein“, sagte Tucker. “Ich möchte sicher sein, dass ich für das nächste Jahrzehnt die bestmögliche Funktion für einen zunehmend alten Mann aufrechterhalten kann.”

Verwandte Inhalte

Das Lincoln Memorial erhob sich vor 100 Jahren aus dem Schlamm des Potomac

Ein „beispielloser“ Versuch, Kriegsverbrechen in der Ukraine zu dokumentieren. Aber welche Chance auf Gerechtigkeit?

Auf dem Arlington National Cemetery bleibt ein verurteilter Mörder unter Helden

Leave a Comment

Your email address will not be published.