Para ilmuwan telah menemukan bahwa aktivitas otak selama tidur, khususnya pembentukan gelombang otak berirama, sangat penting untuk menghilangkan limbah. Proses ini mungkin menawarkan strategi baru untuk mencegah penyakit neurodegeneratif dan meningkatkan efisiensi tidur, sehingga berpotensi mengurangi kebutuhan akan durasi tidur yang lama.
Temuan ini dapat membuka jalan bagi strategi inovatif untuk mengobati Alzheimer dan gangguan neurologis lainnya.
Ada paradoks dalam tidur. Ketenangannya yang tampak disandingkan dengan kesibukan otaknya. Malam masih sepi, namun otak masih jauh dari tidur. Saat tidur, sel-sel otak menghasilkan semburan listrik yang terakumulasi menjadi gelombang berirama – tanda peningkatan fungsi sel otak.
Tapi kenapa otak aktif saat kita istirahat?
Gelombang otak yang lambat berhubungan dengan tidur nyenyak dan menyegarkan. Dan sekarang, para ilmuwan di Fakultas Kedokteran Universitas Washington di St. Louis. Louis telah menemukan bahwa gelombang otak membantu membuang limbah dari otak saat tidur. Sel-sel saraf individu berkoordinasi untuk menghasilkan gelombang ritmis yang mendorong cairan melalui jaringan otak yang padat, sambil mencuci jaringan tersebut.
Alzheimer dan penyakit Parkinson, di mana kelebihan limbah – seperti sisa metabolisme dan limbah protein – menumpuk di otak dan menyebabkan degenerasi saraf.”
Temuan ini baru-baru ini dipublikasikan di jurnal Alami.
Sel Otak dan Pembuangan Limbah
Sel-sel otak mengatur pikiran, perasaan, dan gerakan tubuh, serta membentuk jaringan dinamis yang penting untuk pembentukan memori dan pemecahan masalah. Namun, untuk melaksanakan tugas-tugas yang menuntut energi ini, sel-sel otak memerlukan bahan bakar. Konsumsi nutrisi dari makanan menciptakan sisa metabolisme dalam prosesnya.
Mekanisme Pembersihan Otak
Namun membersihkan otak yang tersumbat bukanlah tugas yang mudah. Cairan serebrospinal yang mengelilingi otak memasuki dan menjalin jaringan seluler yang kompleks, mengumpulkan limbah beracun saat bergerak. Saat keluar dari otak, cairan yang terkontaminasi harus melewati penghalang sebelum tumpah ke pembuluh limfatik di dura mater – lapisan luar jaringan yang membungkus otak di bawah tengkorak. Tapi apa yang mendorong pergerakan cairan masuk, melalui, dan keluar otak?
Dengan mempelajari otak tikus yang sedang tidur, para peneliti menemukan bahwa neuron mendorong upaya pembersihan dengan menembakkan sinyal listrik secara terkoordinasi untuk menghasilkan gelombang ritmis di otak, jelas Jiang-Xie. Mereka menentukan bahwa gelombang seperti itu mendorong pergerakan fluida.
Tim peneliti membungkam wilayah otak tertentu sehingga neuron di wilayah tersebut tidak menciptakan gelombang ritmis. Tanpa gelombang ini, cairan serebrospinal segar tidak dapat mengalir melalui area diam di otak dan limbah yang terperangkap tidak dapat keluar dari jaringan otak.
Meningkatkan Proses Pembersihan Otak
“Salah satu alasan kita tidur adalah untuk menjernihkan otak,” kata Kipnis. “Dan jika kita bisa meningkatkan proses pembersihan ini, mungkin kita bisa kurang tidur dan tetap sehat. Tidak semua orang mendapat manfaat dari tidur delapan jam setiap malam, dan kurang tidur berdampak pada kesehatan. Penelitian lain menunjukkan bahwa tikus yang kurang tidur secara genetis memiliki otak yang sehat. Mungkin karena mereka membersihkan sampah dari otak mereka dengan lebih efisien? Bisakah kita membantu penderita insomnia dengan meningkatkan kemampuan membersihkan otak mereka sehingga mereka dapat bertahan hidup dengan kurang tidur?”
Pola gelombang otak berubah sepanjang siklus tidur. Perlu diketahui, gelombang otak yang lebih tinggi dengan amplitudo yang lebih besar menggerakkan cairan dengan kekuatan yang lebih besar. Para peneliti sekarang tertarik untuk memahami mengapa neuron menembakkan gelombang dengan ritme yang berbeda-beda selama tidur dan wilayah otak mana yang paling rentan terhadap penumpukan limbah.
“Kami pikir proses membersihkan otak mirip dengan mencuci piring,” jelas ahli neurobiologi Jiang-Xie. “Anda memulainya, misalnya dengan gerakan menyeka yang besar, lambat, dan berirama untuk membersihkan sampah larut yang berceceran di piring. Kemudian Anda mengurangi rentang gerakan dan meningkatkan kecepatan gerakan tersebut untuk menghilangkan sisa makanan yang sangat lengket di piring. Meskipun amplitudo dan ritme gerakan tangan Anda berbeda-beda, tujuan utamanya tetap konsisten: membuang berbagai jenis sampah dari piring. Mungkin otak menyesuaikan metode pembersihannya tergantung pada jenis dan jumlah sampah.”
Referensi: “Dinamika saraf mengarahkan perfusi cairan serebrospinal dan pembersihan otak” oleh Li-Feng Jiang-Xie, Anthony Drieu, Kesshni Bhasin, Daniel Quintero, Igor Smirnov dan Jonathan Kipnis, 28 Februari 2024; Alami.
DOI: 10.1038/s41586-024-07108-6
Penelitian ini didanai oleh Institut Kesehatan Nasional.
NewsRoom.id
