Effekter af søvnmangel og adrenerg hæmning på glymfatisk flow hos mennesker

Mål og baggrund:

Søvn er en universel biologisk proces. Mangel på eller utilstrækkelig søvn er blevet forbundet med en række sygdomme, herunder fedme, hjerte-kar-sygdomme, nedsat kognition, nedsat indlæring og øget risiko for motorkøretøjsulykker. Søvn er også forbundet med neuromolekylære ændringer i hjernen, herunder reduceret affyring af ophidselse, der opretholder epinephrin og noradrenalin neuroner.

En ny molekylær funktion af søvn kendt som det glymphatiske system er for nylig blevet beskrevet hos gnavere. Dette system aktiveres specifikt under søvn med ikke-hurtige øjenbevægelser (NREM), og glymfatisk flow synes stærkt forbedret under søvn sammenlignet med vågenhed. Desuden er det blevet vist, at adrenerge antagonister øger glymphatisk clearance og flow hos gnavere. Denne undersøgelse sigter mod at anvende nyudviklede funktionel magnetisk resonansbilleddannelse (fMRI) protokoller for at undersøge omfanget af det glymphatiske system non-invasivt hos mennesker.

For at vi kan kvantificere ændringen i glymphatisk clearance mellem søvn og vågenhed, er det nødvendigt at måle den glymphatiske proces i begge årvågenhedstilstande, hvilket kræver, at frivillige sover i MR-scanneren. For at klarlægge årsagssammenhænge vil denne undersøgelse desuden udfordre det glymfatiske system via adrenerg hæmning. For at gøre det vil efterforskerne administrere den adrenerge antagonist Carvedilol, som kan krydse blod-hjerne-barrieren. Lægemidlet vil blive indgivet peroralt før en lur i MR, på en dobbeltblind, placebokontrolleret måde. For at vurdere søvnkvalitet og funktion vil der blive udført kognitiv test før og efter luren i MR-scanneren. For at skelne mellem søvn og vågenhed vil der desuden blive udført elektroencefalografiske (EEG) optagelser under magnetisk resonans (MR)-billeddannelse. Fordi søvn er en stærk homeostatisk reguleret proces, vil søvnkvalitet, varighed og timing blive kontrolleret af EEG-overvågning umiddelbart før og under undersøgelsen for at sikre, at data er intra- og inter-individuelt sammenlignelige.

Hypoteser:

Forskere antager, at fMRI-data indsamlet vågent og under en lur vil blive ændret af den adrenerge behandling. Specifikt foreslår investigator følgende hypoteser: 1. Søvn fremmer cerebrospinalvæskepulsationer (glymphatisk flow) i den menneskelige hjerne, målt med fMRI. 2. At udfordre søvn-homeostaten ved søvnmangel fremmer fMRI-glymfatiske flowsignalet yderligere. 3. Hastigheden af ​​glymfatisk flow forventes at være proportional med samtidig målt ikke-hurtig øjenbevægelse EEG slow wave aktivitet. 4: Den adrenerge antagonist carvedilol vil øge glymphatisk clearance og søvnintensitet. 5. Det fMRI-bestemte glymphatiske flow er forbundet med forbedret kognitiv ydeevne efter søvn. 6. Forbedret glymphatisk flow er korreleret med forbedret kognitiv ydeevne, herunder: vurderinger af visuel opmærksomhed, reaktionstid, parret-associativ hukommelse, arbejdshukommelse, følelsesmæssig genkendelse og subjektive vurderinger af søvnighed og humør.