Nguyên nhân chính xác tại sao con người phải ngủ đã trở thành một trong những điều bí ẩn bậc nhất của khoa học hiện đại. Nhiều học thuyết khác nhau đã được đưa ra nhưng sự thật là vẫn chưa ai chắc chắn 100% về lý do tại sao ta lại dành khoảng 1/3 cuộc đời cho hoạt động này.

The exact reason why we sleep has long been one of the greatest mysteries of modern science. Many different theories have been proposed, but the fact is that no one is entirely sure why we spend roughly a third of our lives asleep.

sleepingbrain
Nguồn: NPR

Đã có vô vàn nghiên cứu chỉ ra cách giấc ngủ giúp củng cố trí nhớ và “sửa chữa” cơ thể, nhưng nhiều nhà khoa học vẫn tin rằng những điều này không giải thích một cách đầy đủ mục đích ẩn giấu đằng sau giấc ngủ, đặc biệt là từ góc nhìn tiến hóa. Việc dành quá nhiều thời gian sống để ngủ và đặt bản thân vào tình trạng vô cùng dễ bị tổn thương mang lại một mối nguy hiểm lớn cho con người, vậy nên nhiều chuyên gia tin rằng phải có một lý do nào đó thuyết phục hơn lý giải tại sao ta lại ngủ.

There has been a great deal of research showing how sleep helps consolidate memories and repair the body, yet many scientists believe that these actions do not fully explain the underlying purpose of sleep, particularly from an evolutionary standpoint. Spending so much of our lives asleep and vulnerable opens us up to great danger, so many experts believe there must be a more compelling reason why we sleep.

Tuy vậy, một số nghiên cứu gần đây cho thấy sự ủng hộ ngày càng rộng rãi cho một trong những học thuyết hàng đầu về giấc ngủ – cho rằng giấc ngủ là vô cùng cần thiết giúp não bộ dọn dẹp và tái khởi động sau những hoạt động diễn ra vào ngày trước đó.

Some recent research, however, gives greater credence to one of the top theories of sleep, which suggests that slumber is necessary to allow the brain to clean up and reboot from the previous day’s activities.

Một bài báo nghiên cứu phát hành năm 2013 của Tập San Khoa học tiết lộ rằng giấc ngủ mang đến một cơ hội giúp não bộ tự dọn dẹp. Bản thân nghiên cứu cũng đi sâu tìm hiểu dòng chuyển động ở dịch não của những con chuột trong trạng thái thức và trạng thái ngủ. Các nghiên cứu tập trung đặc biệt vào sự chuyển động của các dòng chất dịch trong hệ glymphatic hoặc những khoảng trống giữa những neuron. Đây giống như kiểu một hệ thống loại bỏ rác thải, xóa bỏ đi những chất thải mà các tế bào não sản sinh ra khi thực hiện các công việc thường nhật.

A study published in a 2013 issue of the journal Science revealed that sleep gives the brain a chance to clean itself. The study itself involved looking at the flow of fluids in the brains of mice in awake and sleep states. The researchers focused in particular on how fluids flow within the glymphatic system or the spaces between neurons. This is something like a waste disposal system, clearing out the waste products that brain cells generate when performing normal tasks.

Dòng di chuyển của cách chất dịch não bộ khi ngủ. Fluid Flow Increases in Sleeping Brains

Tuy nhiên, vận chuyển những chất thải này đòi hỏi một nguồn năng lượng khá lớn, và các nhà nghiên cứu đã đặt ra giải thiết rằng não bộ sẽ không thể vừa hỗ trợ chức năng dọn dẹp này vừa xử lý thông tin cùng một lúc. Để kiểm tra ý tưởng này, trưởng nhóm nghiên cứu, Lulu Xie, dành 2 năm để huấn luyện chuột ngủ trên một tấm kính hiển vi cho phép các nhà nghiên cứu quan sát chuyển động màu ở các mô sống.

However, transporting these waste materials requires a great deal of energy, and the researchers hypothesized that the brain would not be able to support these cleaning functions and process sensory information at the same time. To test this idea, the study’s lead author, Lulu Xie, spent two years training mice to fall asleep on a type of microscope that would allow the researchers to observe dye moving through living tissue.

Sau khi hoạt động đo điện não đồ xác nhận chắc chắn chuột đã ngủ, một màu nhuộm xanh được tiêm vào dịch não tủy. Nửa tiếng sau, chuột được đánh thức và một màu nhuộm đỏ được tiêm vào. Qua quá trình này, các nhà nghiên cứu đã có thể quan sát được sự chuyển động của các mực xanh và đỏ trong não bộ. Cái họ nhìn thấy được là mặc dù có một lượng lớn dịch não tủy chuyển dịch trong não trong lúc ngủ, nhưng lúc tỉnh, sự chuyển động này lại rất hạn chế.

After EEG activity confirmed that the mice were really asleep, a green dye was injected into their cerebrospinal fluid. A half-hour later the mice were awakened and a red dye was then injected. Through this process, the researchers were able to watch the movements of the green and red dye through the brain. What they observed was that while large amounts of cerebrospinal fluid flowed through the brain during sleep, very little movement was observed while awake.

ts_1SLEEPAWAKE40-120u_f28_free
Ở trạng thái ngủ của não chuột, dịch được nhuộm màu (đỏ) thấm sâu vào những khoảng trống giữa các tế bào não. Nhưng khi tỉnh, dịch màu (xanh) không dịch chuyển nhiều.
L. XIE, H. KANG AND M. NEDERGAARD
Nguồn: Science News for Students

Khoảng cách giữa các tế bào thần kinh trở nên rộng hơn trong lúc ngủ. Spaces Between Brain Cells Become Larger During Sleep

Vậy tại sao lại có sự chuyển động dịch não tủy lớn như vậy trong trạng thái ngủ so với lúc thức? Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy rằng khoảng không trong các kẽ giữa các tế bào não trở nên rộng hơn trong lúc ngủ, cho phép dịch não tủy di chuyển trơn tru hơn. Các kênh chuyển động này tăng khoảng 60% trong lúc ngủ. Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra khi tiêm một số loại protein nhất định vào chuột, các protein này được dọn sạch nhanh hơn nhiều trong lúc ngủ.

So why was there such greater fluid flow during the sleeping states as opposed to the awake states? The researchers also observed that the interstitial spaces between brain cells became much larger during sleep, allowing fluid to flow more freely. These channels increased by approximately 60% during sleep. The researchers also found when certain proteins were injected into the mice, the proteins were cleared away much more quickly during sleep.

Ý nghĩa của phát hiện. Possible Implications

“Những phát hiện này có ý nghĩa cực lớn trong điều trị những căn bệnh “khiến não bị bẩn” như Alzheimer. Hiểu được chính xác cách thức và thời điểm não bộ kích hoạt hệ bạch huyết g (glymphatic) và dọn sạch rác thải là bước tối quan trọng đầu tiên trong nỗ lực điều chỉnh hệ thống này và giúp nó làm việc hiệu quả hơn.

“These findings have significant implications for treating ‘dirty brain’ disease like Alzheimer’s,” said Maiken Nedergaard, one of the study’s authors. “Understanding precisely how and when the brain activates the glymphatic system and clears waste is a critical first step in efforts to potentially modulate this system and make it work more efficiently.”

Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng một số bệnh lý thần kinh nhất định như mất trí, bệnh Alzheimer và đột quỵ đều có thể có liên đới với các rối loạn giấc ngủ. Theo Nedergaard, những kết quả này có thể cho thấy việc thiếu ngủ có thể đóng một vai trò nhân quả trong các bệnh lý này. Bây giờ khi các nhà nghiên cứu đã định rõ được quá trình dọn dẹp não bộ này, họ hy vọng điều này sẽ thúc đẩy nhiều nghiên cứu hơn nữa về quá trình này diễn ra như thế nào và vai trò tiềm năng của nó trong các bệnh lý thần kinh như bệnh Alzheimer.

Scientists have long known that certain neurological conditions such as dementia, Alzheimer’s’, and stroke are all associated with sleep disturbances. According to Nedergaard, these results might suggest that lack of sleep could play a causal role in such conditions. Now that the researchers have identified this brain-cleaning process, their hope is that it will lead to further research on how the process works and the possible role it might play in neurological conditions such as Alzheimer’s disease.

Nghiên cứu cũng một lần nữa nhấn mạnh tầm quan trọng của giấc ngủ. “Điều này có thể mở ra nhiều cuộc tranh luận cho nhóm nhân viên làm ca đêm. Có thể bạn sẽ gặp thương tổn cho não bộ nếu không ngủ đủ giấc”, Nedergaard chia sẻ với tại chí Science.

The study also once again underscores the importance of sleep. “This could open a lot of debate for shift workers, who work during the nighttime,” Nedergaard told Science. “You probably develop damage if you don’t get your sleep.”

072118_alz_feat
Nguồn: Science News

Nguồn. View Article Sources

Underwood, E. (2013, Oct. 17). Sleep: The ultimate brainwasher? Science.

Xie, L., Kang, H., Xu, Q., Chen, M. J., Liao, Y., Thyagarajan, M., O’Donnell, J. Nedergaard, M. (2013). Sleep drives metabolite clearance from the adult brain. Science. 342(6156), 373-377. DOI: 10.1126/science.1241224.

Nguồn: https://www.verywellmind.com/how-sleep-cleans-up-the-brain-2795924

Như Trang.