Detoks mózgu - czyli jak poprawnić sprawność umysłu?

Tak, jak my, w jakiś czas po jedzeniu, musimy udać się do toalety i wydalić resztki, tak nasze organy, by, działać prawidłowo muszą regularnie pozbywać się zbędnych produktów metabolizmu. Uczeni długo zastanawiali się, jak z tym problemem radzi sobie mózg oddzielony od reszty organizmu barierą krew-mózg.

Mimo stosunkowo niewielkiej masy w porównaniu do reszty ciała zużywa on aż 20% energii produkowanej przez organizm. Tak wysoka aktywność metaboliczna mózgu musi skutkować dużą ilością zbędnych produktów przemiany materii, które gdyby ulegały akumulacji, zatruwałyby ten wrażliwy organ. W jaki sposób są więc usuwane z mózgu szkodliwe i zbędne substancje chemiczne?

Jaki mechanizm odpowiada za oczyszczanie mózgu?

Przez ponad 100 lat sądziliśmy, że przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego (PMR) może zastąpić obwodowe funkcje limfatyczne i odgrywać ważną rolę w usuwaniu tych odpadów¹. Większość płynu mózgowo-rdzeniowego powstaje w splocie naczyniówkowym i wewnątrz układu komorowego mózgu przepływa pulsacyjnie w zależności od skurczu lub rozkurczu serca. Uznawano, że płyn mózgowo-rdzeniowy jest wchłaniany do układu krwionośnego w zatokach opony twardej przez ziarnistości pajęczynówki, choć niektórzy badacze² sugerowali, że przemieszcza się wzdłuż nerwów czaszkowych i korzeni nerwowych do przewodów limfatycznych³. Przypuszczano też, że część odpadów usuwana jest na drodze dyfuzji, jednak Helen Cserr z Brown University obliczyła, że "dla dużych cząsteczek, takich jak albumina, przejście 1 cm tkanki mózgowej zajmowałoby średnio ponad 100 godz."⁴! A to oznaczałoby, że system oczyszczania oparty na prostej dyfuzji nie byłby w stanie szybko reagować na odchylenia od warunków homeostatycznych.

Badacze przyrównują działanie układu glimfatycznego do myjki ciśnieniowej. Dzięki przepływowi masowemu płyn mózgowo-rdzeniowy doprowadzany jest do wszystkich zakątków mózgu, oczyszcza jego tkankę i odprowadza odpady.

Wreszcie zagadnieniem tym zajął się zespół prof. Maiken Nedergaard z Uniwersytetu w Rochester. Odkrył on system, który w szybkim tempie odprowadza z mózgu zbędne substancje, w tym odpowiedzialny za rozwój choroby Alzheimera beta-amyloid. Wydaje się, że spełnia on w mózgu te same funkcje, co układ limfatyczny w innych częściach ciała, a jego struktury oplatają naczynia układu krwionośnego w mózgu. Prof. Maiken Nedergaard widząc, że mechanizm fizjologicznej detoksykacji mózgu jest analogiczny do działania układu limfatycznego w reszcie organizmu, nazwała go układem glimfatycznym. Litera "g" pochodzi od słowa glej, czyli astrocytów, które zarządzają oczyszczaniem mózgu⁵.

W jaki sposób mózg się oczyszcza?

Ich odkrycie niebawem uzupełniły doniesienia akademików z Wirginii oraz Helsinek, potwierdzające, że zatoki opony twardej i tętnice oponowe są wyłożone naczyniami limfatycznymi⁶.

Okazało się, że mózg oczyszcza się w bardziej zorganizowany sposób i na większą skalę niż dotąd sądzono: dysponuje 2 drogami pozbywania się odpadów – wolną, której istnienie zakładaliśmy (przesączanie) i szybką w postaci układu glimfatycznego. W układzie tym dochodzi do wymiany zbędnych produktów komórkowej przemiany materii (metabolitów), jak np. białek, jonów lub tłuszczów, między płynami mózgowo-rdzeniowym a międzykomórkowym.

Uczeni z Rochester dzięki mikroskopii dwufotonowej monitorowali przepływy płynu mózgowo-rdzeniowego u żywych myszy w czasie rzeczywistym. W ten sposób odkryli, że PMR, który wypełnia przestrzeń podpajęczynówkową, szybko wchodzi do mózgu wzdłuż przestrzeni okołonaczyniowych otaczających tętnice penetrujące, a następnie wymienia się z płynem śródmiąższowym⁵. Podobnie płyn śródmiąższowy jest usuwany z mózgu przez przestrzenie okołonaczyniowe otaczające duże żyły drenujące.

Ruch płynu mózgowo-rdzeniowego wzdłuż tych szlaków okołonaczyniowych jest szybki. Napędza go pulsowanie tętnic mózgowych wywołane pracą serca. Gdy jest ono zwiększone, szybkość przepływu płynu mózgowo-rdzeniowego wzrasta, a gdy zmniejsza się – spada. Ciśnienie przepycha PMR do mózgu. Z tego względu badacze przyrównują działanie układu glimfatycznego do myjki ciśnieniowej. Dzięki przepływowi masowemu płyn mózgowo-rdzeniowy doprowadzany jest do wszystkich zakątków mózgu, oczyszcza jego tkankę i odprowadza odpady.

Czym jest akwaporyna 4?

W procesie odprowadzania zbędnych substancji z mózgu pośredniczą komórki glejowe zwane astrocytami, których wypustki współtworzą barierę między mózgiem a naczyniami krwionośnymi. Zespół prof. Maiken Nedergaard zauważył, że astrocyty wykorzystują swoje wypustki, by utworzyć na zewnątrz tętnic i żył sieć kanałów. Znajduje się w nich akwaporyna 4 – białko, które wydajnie transportuje wodę. To właśnie tą drogą przemieszcza się płyn mózgowo-rdzeniowy, by po obmyciu mózgu, wypłynąć analogiczną siecią utkaną wokół żył⁷.

Badacze wykazali, że u myszy, którym usunięto akwaporynę 4 z astrocytów, dochodzi do upośledzenia funkcji układu glimfatycznego poprzez spowolnienie napływu PMR i redukcję wymiany płynu międzykomórkowego. Klirens śródmiąższowych substancji rozpuszczonych zależny od przepływu masowego zmniejszył się u nich o 70%!

Jak to się stało, że dotychczas nikt nie odkrył mechanizmów oczyszczania w mózgu? Wynika to z faktu, że działa on wyłącznie w żywym, nietkniętym mózgu, a badania najczęściej prowadzone są na martwym organie lub wręcz jego fragmencie. Ponadto jest to system hydrauliczny, gdy się go otworzy, połączenia zostają zniszczone i nie da się ich już badać. Odkrycie to stało się więc możliwe, gdy naukowcy zaczęli dysponować technologią umożliwiającą podglądanie żywego mózgu, taką jak zastosowana przez zespół z University of Rochester mikroskopia dwufotonowa.

Zdrowy sen sprzyja oczyszczaniu mózgu

Podczas badań na myszach Amerykanie odkryli również, że układ glimfatyczny jest aktywniejszy w trakcie snu. Jest to związane z działaniem neurotransmitera – norepinefryny. Jej poziom wzrasta w czasie czuwania i obniża się w czasie snu. To zaś powoduje zmiany objętości przestrzeni śródmiąższowej. Niski poziom tego neuroprzekaźnika sprawia, że wypustki astrocytów kurczą się, na skutek tego następuje poszerzenie przestrzeni między komórkami i usprawnienie przepływu ilości płynu międzykomórkowego przez mózg.

Co więcej, Dr Jeffrey Iliff współpracujący z prof. Maiken Nedergaard odkrył, że ponad połowa beta-amyloidu usuwanego z mózgu myszy znika za pośrednictwem układu glimfatycznego właśnie wtedy⁶.

Skoro w nocy dochodzi do detoksykacji mózgu ze wszelkich zbędnych substancji akumulujących się podczas dobowej aktywności, odpowiednia ilość snu jest niezbędna do właściwego funkcjonowania i rozwoju układu nerwowego.

Dr Jeffrey Iliff jest zdania, że gdy układ glimfatyczny przestaje spełniać swoje funkcje (czy to w wyniku braku snu, normalnego starzenia lub urazu) odpady mogą się zacząć akumulować w tkance. Niewykluczone, że tak się właśnie dzieje w przypadku blaszek amyloidowych w chorobie Alzheimera.

Technologia a oczyszczanie mózgu

Tymczasem wielu naukowców bije na alarm, że technologie cyfrowe kradną nam sen. W wolnych chwilach chętnie surfujemy po sieci, oglądamy filmy, słuchamy muzyki czy przeglądamy facebooka lub instagram. Czasami robimy to wręcz kosztem nocnego odpoczynku. Coraz więcej doniesień wiąże kłopoty ze snem z intensywnym użytkowaniem mediów społecznościowych. Badania przeprowadzone na 1 788 osobach w wieku 19-32 lat wykazały, iż te częściej z nich korzystające miały znacznie większe prawdopodobieństwo wystąpienia zaburzeń snu. Odsetek młodzieży z trudnościami w zasypianiu wyniósł ogółem 34,3%⁸.

Dzięki popularnej aplikacji monitorującej sen Sleep Cycle naukowcy mogli przeanalizować dane z ponad 2 mln nocy. Okazało się, że tylko niewielki odsetek młodych dorosłych spał tyle godzin, ile powinien⁹.

Nawet krótkoterminowe zaangażowanie w środowisko online (np. zakupy przez internet) zmniejsza zakres uwagi przez dłuższy czas po przejściu do trybu offline, podczas gdy czytanie czasopisma nie powoduje takich deficytów

Z kolei chińscy uczeni wskazują na fakt, że "dzisiejsze technologie cyfrowe tworzą pokolenie, które łatwo się rozprasza"¹⁰. Dodatkowo nawet dość typowa sesja przeglądania mediów społecznościowych może prowadzić do przeciążenia informacjami i utrudnić przechowywanie ich w pamięci. Badanie przeprowadzone w 2009 r. na Uniwersytecie Stanforda sugeruje, że mózgi ludzi, którzy są nieustannie bombardowani kilkoma strumieniami informacji elektronicznych – od komunikatorów internetowych po blogi – mogą mieć trudności ze skupieniem uwagi i sprawnym przełączaniem się z jednej pracy na drugą. Zdaniem uczonych wynika to z ich zwiększonej podatności na rozpraszanie uwagi przez nieistotne bodźce środowiskowe¹¹. Badacze dali "wielozadaniowcom", jak określa się osoby pracujące na wielu medialnych płaszczyznach jednocześnie (czyli takie, które np. podczas rozmowy telefonicznej przeglądają strony w internecie lub prowadzą kilka rozmów e-maliowych i komunikatorowych jednocześnie np. w trakcie oglądania telewizji), do rozwiązania kilka prostych testów. Najpierw mieli stwierdzić, czy czerwone prostokąty otoczone niebieskimi na kolejnych slajdach mają takie samo ułożenie. Jednak okazało się, że wielozadaniowcy nie byli w stanie zignorować niebieskich prostokątów i skupić się jedynie na ułożeniu czerwonych. Następnie uczeni sprawdzali ich zdolność do przechowywania i porządkowania informacji. Także i w tym przypadku lepsze wyniki osiągnęły "mniej internetowe" osoby z grupy kontrolnej. Ostatni test dotyczył szybkości przełączania uwagi między zadaniami. Niestety wielozadaniowcy i tu polegli.

Jeden z przeprowadzających eksperyment psychologów dr Anthony Wagner podsumował to tak: "Kiedy wielozadaniowcy znajdują się w sytuacjach, w których istnieje wiele źródeł informacji pochodzących ze świata zewnętrznego lub wyłaniających się z pamięci, nie są w stanie odfiltrować tego, co nie jest istotne dla ich obecnego celu. Brak filtrowania oznacza, że są spowalniani przez nieistotne informacje".

Pandemia przełączyła nas na zdalną pracę i znacząco zdigitalizowała nasze życie, nic więc dziwnego, że w ostatnim czasie wzrosła liczba analiz wpływu smartfonów, komputerów i ogólnie świata cyfrowego na to, jak szybko i skutecznie wykonujemy zadania wymagające zaangażowania intelektualnego. Wynika z nich, że smartfony blokują nasze możliwości. W jednym z badań naukowcy z Uniwersytetu Rutgersa poprosili 414 ochotników o rozwiązanie 20 zagadek słownych. W połowie wykonywania tego zadania mieli dokonać zakupów w ramach określonego budżetu. Część miała to zrobić z pomocą smartfona, część komputera, a część – wypełniając papierowy formularz. Jako grupa kontrolna służyli ochotnicy, którym nie pozwolono robić żadnej przerwy – musieli rozwiązywać wymagające ćwiczenia non stop. Chodziło o to, by sprawdzić, jak wypada umysłowa wydolność badanych po przerwie, w zależności od tego, czym się zajmowali między rozwiązywaniem zadań. Odkryli, że osoby, które korzystały ze smartfonów, rozwiązały o 22% zagadek mniej, a całe zadanie wykonały w czasie o 19% dłuższym niż reszta. Ich efektywność była zbliżona do tej, którą osiągnęli ochotnicy pracujący bez jakiejkolwiek przerwy.

Nowsze badania pokazują, że nawet krótkoterminowe zaangażowanie w silnie hiperlinkowane środowisko online (np. zakupy przez internet zajmujące kwadrans) zmniejsza zakres uwagi przez dłuższy czas po przejściu do trybu offline, podczas gdy czytanie czasopisma nie powoduje takich deficytów¹².

Dlatego też coraz więcej naukowców zachęca do wprowadzenia cyfrowego detoksu do codziennej rutyny. Nie chodzi o to, by całkowicie odciąć się od technologii, lecz raczej o zmianę tego, jak korzysta się z urządzeń cyfrowych. Każdego dnia powinniśmy mieć czas bez mediów, taki który spędzimy z bliskimi, na lekturze, spacerze czy zabawie z dziećmi. Dzięki temu zapewnimy naszej centrali czas na ćwiczenie pamięci i koncentracji oraz na organizację informacji. A jeśli zaordynujemy cyfrowy detoks wieczorami, dodatkowo zyskamy cenne godziny snu, podczas którego mózg będzie mógł w spokoju oddać się oczyszczającej kąpieli.

Jak kontakt z przyrodą wpływa na mózg?

Japońskie shinrin-yoku, czyli leśne kąpiele, redukują stres. Spędzanie czasu na łonie przyrody to jeden z najprostszych sposobów na wsparcie własnego zdrowia i szczęścia. Badania naukowe potwierdzają, że odpowiednia dawka natury usprawnia działanie ludzkiego umysłu. Wycieczki krajoznawcze, spacery po lesie czy zdobywanie górskich szczytów przebudowują mózg, wyrabiają orientację przestrzenną, poprawiają zdolność koncentracji i obserwacji, pomagają w odzyskaniu więzi i wzmacniają empatię. Wystarczy zacząć od pobliskiego parku albo innej przestrzeni zielonej.

Dowodzi tego badanie przeprowadzone w Seulu. U uczniów oglądających prawdziwe rośliny nastąpiło znacznie zmniejszenie fal theta płata czołowego. Oznacza to, że przebywanie wśród roślinności może poprawić koncentrację¹³.

Wyciszenie poprawia pracę mózgu

Mindfulness oraz inne formy praktyk medytacyjnych, na przykład techniki głębokiego oddychania, to potężne narzędzia wspomagające nas w dążeniu do uspokojenia umysłu i stworzenia w nim przestrzeni dla autorefleksji. To również narzędzia pozwalające bronić się przed zewnętrznym wpływem i oddające kontrolę nad swoimi procesami mentalnymi. Przebudowują mózg i ułatwiają radzenie sobie z codziennymi stresorami.

Medytacja ma wymierny wpływ na 4 obszary mózgu:

• istotę szarą zaangażowaną w kontrolę mięśni i percepcję sensoryczną, w tym emocje, pamięć, mowę, widzenie, słyszenie i podejmowanie decyzji; 
• korę przedczołową
• odpowiedzialną za podejmowanie decyzji;
• ciało migdałowate kontrolujące reakcję emocjonalną;
• hipokamp odpowiadający za pamięć i uczenie się.

Gdy medytujemy, zmienia się sposób, w jaki mózg reaguje na rozproszenia. Międzynarodowy zespół badawczy odkrył, że 8 tygodni programu szkoleniowego Mindfulness-Based Stress Reduction (MBSR) zwiększyło grubość kory hipokampu, a zmniejszyła objętość ciała migdałowatego – części mózgu odpowiedzialnej za takie emocje jak stres, strach i niepokój¹⁴.

Wystarczy przez 12 min zastosować zasady podstawowej techniki medytacyjnej, czyli usiąść w ciszy i skupić się na swoim oddechu.

Ruch wzmacnia umysł

Często zdarza się, że pamięć i zdolności poznawcze pacjentów unieruchomionych np. z powodu złamania szyjki kości udowej, znacząco pogarszają się podczas ich pobytu w szpitalu. Dzieje się tak, gdyż dla sprawności mózgu, ruch – nawet zwykła domowa krzątanina i chodzenie po zakupy – jest szalenie istotny.

Uczeni zbadali dystans, jaki codziennie przemierzało 2 257 sprawnych fizycznie mężczyzn w wieku 71-93 lat, a następnie średnio 4,7 roku później ocenili ich stan pod kątem demencji. Okazało się, że zarówno prędkość chodzenia, jak i przemierzana odległość wiązały się ze zmniejszonym ryzykiem otępienia¹⁵.

Kilka prospektywnych badań obserwacyjnych wykazało zmniejszenie ryzyka choroby Alzheimera i innych form demencji u osób bardziej aktywnych fizycznie. Analiza nawyków 1 740 osób w wieku powyżej 65 lat pod kątem częstotliwości uczestnictwa w różnych aktywnościach fizycznych (np. chodzenie, piesze wędrówki, jazda na rowerze i pływanie), wykazała, że prawdopodobieństwo zdiagnozowania demencji u ludzi, którzy robili to więcej niż 3 razy w tygodniu, było o 34% mniejsze niż u aktywnych rzadziej¹⁶.

Jest też i dobra wiadomość: z doniesień naukowych wynika, że aktywność fizyczna może odwrócić przynajmniej niektóre niepożądane skutki siedzącego trybu życia, a także przyczynić się do opóźnienia starzenia się mózgu i patologii zwyrodnieniowych, takich jak choroba Alzheimera czy cukrzyca. Co najważniejsze, ruch poprawia procesy poznawcze i pamięć, działa przeciwbólowo i przeciwdepresyjnie¹⁷.

Dieta dla mózgu

To, co jesz i pijesz, to jedne z najważniejszych decyzji podejmowanych każdego dnia. Jedzenie odgrywa istotną rolę w utrzymaniu dobrej kondycji mózgu.

Bibliografia