Effekter av søvnmangel og adrenerg hemming på glymfatisk strømning hos mennesker

Mål og bakgrunn:

Søvn er en universell biologisk prosess. Mangel på, eller utilstrekkelig søvn, har vært assosiert med en rekke sykdommer, inkludert fedme, hjerte- og karsykdommer, redusert kognisjon, nedsatt læring og økt risiko for ulykker med motorvogner. Søvn er også assosiert med nevromolekylære endringer i hjernen, inkludert redusert avfyring av opphisselse opprettholde epinefrin og noradrenalin nevroner.

En ny molekylær funksjon av søvn kjent som det glymphatiske systemet har nylig blitt beskrevet hos gnagere. Dette systemet aktiveres spesifikt under søvn med ikke-raske øyebevegelser (NREM), og glymfatisk flyt virker sterkt forbedret under søvn sammenlignet med våkenhet. Dessuten har det blitt vist at adrenerge antagonister forbedrer glymfatisk clearance og flyt hos gnagere. Denne studien tar sikte på å bruke nyutviklede funksjonelle magnetisk resonans imaging (fMRI) protokoller for å undersøke omfanget av det glymphatiske systemet ikke-invasivt hos mennesker.

For at vi skal kvantifisere endringen i glymphatisk clearance mellom søvn og våkenhet, er det nødvendig å måle den glymphatiske prosessen i begge årvåkenhetstilstander, noe som krever at frivillige sover i MR-skanneren. Dessuten, for å avklare årsakssammenhenger, vil denne studien utfordre det glymphatiske systemet via adrenerg hemming. For å gjøre det, vil etterforskerne administrere den adrenerge antagonisten Carvedilol, som kan krysse blod-hjerne-barrieren. Legemidlet vil bli administrert peroralt før en lur i MR, på en dobbeltblind, placebokontrollert måte. For å vurdere søvnkvalitet og funksjon vil det bli utført kognitiv testing før og etter luren i MR-skanneren. Dessuten, for å skille søvn og våkenhet, vil elektroencefalografiske (EEG) opptak bli utført under magnetisk resonans (MR)-avbildning. Fordi søvn er en sterk homeostatisk regulert prosess, vil søvnkvalitet, varighet og timing bli kontrollert av EEG-overvåking, rett før og under studien for å sikre at data er intra- og inter-individuelt sammenlignbare.

Hypoteser:

Etterforskere antar at fMRI-dataene som samles inn våken og under en lur, vil bli endret av den adrenerge behandlingen. Spesifikt foreslår etterforskeren følgende hypoteser: 1. Søvn fremmer cerebrospinalvæskepulsasjoner (glymphatisk strømning) i den menneskelige hjernen, målt med fMRI. 2. Utfordring av søvn-homeostaten ved søvnmangel fremmer fMRI-glimfatisk flytsignal ytterligere. 3. Hastigheten av glymphatic flow forventes å være proporsjonal med samtidig målt ikke-raske øyebevegelse EEG slow wave aktivitet. 4: Den adrenerge antagonisten karvedilol vil forbedre glymfatisk clearance og søvnintensitet. 5. Den fMRI-bestemte glymfatiske flyten er assosiert med forbedret kognitiv ytelse etter søvn. 6. Forbedret glymphatisk flyt er korrelert med forbedret kognitiv ytelse, inkludert: vurderinger av visuell oppmerksomhet, reaksjonstid, paret assosiativt minne, arbeidsminne, emosjonell gjenkjennelse og subjektive vurderinger av søvnighet og humør.