Glymphatisches System: Das Gehirn kann seine Abfallprodukte nach einem mentalen Training ausspülen

Das „Abfallsystem“ des Gehirns kann nach intensiver neuronaler Aktivität eingreifen – und es könnte möglich sein, den Prozess absichtlich einzuschalten.

Bis vor kurzem wurde angenommen, dass dieses System nur während des Schlafs aktiviert wird, aber jetzt haben Forscher gesehen, dass es bei Menschen hochgefahren ist, nachdem sie flackernde Schachbrettmuster auf einem Bildschirm gesehen haben.

Der Befund liefert einen verlockenden Hinweis darauf, dass Menschen in der Lage sein könnten, Abfallprodukte bewusst aus ihrem Gehirn auszuspülen, indem sie auf intensive visuelle Reize starren, sagt die Forscherin Laura Lewis an der Boston University in Massachusetts.

„Die eigentliche Überraschung war, dass sie es bei wachen Menschen fanden“, sagt sie Edoardo Rosario de Natale an der University of Exeter in Großbritannien, der nicht an der Arbeit beteiligt war.

Das Abfallentsorgungssystem des Gehirns besteht darin, dass Liquor cerebrospinalis (CSF) in das Gehirn gepumpt wird und durch ein Netzwerk feiner Röhren, das glymphatische System, das erst 2012 entdeckt wurde, wieder austritt.

Tierversuche deuten darauf hin, dass die Flüssigkeit Abfallprodukte ausspült, die von Gehirnzellen produziert werden, einschließlich schädlicher Verbindungen, die an der Alzheimer-Krankheit und der Parkinson-Krankheit beteiligt sein können, wie Beta-Amyloid und Alpha-Synuclein.

Seit der Entdeckung des glymphatischen Systems gab es eine Welle von Forschungen, die darauf abzielten zu verstehen, wie die Steigerung des Flüssigkeitsflusses zur Verbesserung der Gehirngesundheit beitragen könnte, aber vieles über die Funktionsweise des Systems beim Menschen ist noch unklar.

Das Team von Lewis nutzte eine neue Gehirn-Scanning-Technik unter Verwendung vorhandener Magnetresonanztomographiegeräte, die jeden CSF hervorhebt, der neu in den vierten Ventrikel des Gehirns, einen Hohlraum an der Basis des Kopfes, eingedrungen ist. Flüssigkeit, die in diese Kammer eintritt, fließt durch das glymphatische System ab.

Sie baten 20 Freiwillige, einen Bildschirm innerhalb des Scanners zu beobachten, der ein Muster zeigte, von dem bekannt ist, dass es eine hohe Gehirnaktivität verursacht: ein flackerndes schwarz-weißes spiralförmiges Schachbrett. Das Display wurde, abgesehen von kurzen Pausen, etwa eine Stunde lang im 16-Sekunden-Takt ein- und ausgeschaltet.

Als das Muster gezeigt wurde, führte dies wie erwartet zu einem Anstieg des Blutflusses zu den Sehzentren des Gehirns. Wenn der Bildschirm dunkel wurde, verringerte sich der Blutfluss und der CSF-Fluss in das Gehirn nahm zu.

Die Brain-Scanning-Technik konnte weder zeigen, ob die Flüssigkeit durch die glymphatischen Gefäße ausgetreten ist, noch ob es zu einer Reduzierung von Abfallprodukten im Gehirn gekommen ist. Das sind Fragen, die als nächstes angegangen werden müssen, sagt Rosario de Natale. “Das öffnet eine neue Tür.”

„Ob die Flüssigkeit direkt ins Hirngewebe gelangt oder in der Herzkammer herumschwappt, ist noch offen. Aber wir glauben definitiv, dass es einen Einfluss auf die Flüssigkeit im Rest des Gehirns hat“, sagt ein Teammitglied Stéphanie Williamsebenfalls an der Boston University.

„Wir sind jetzt sehr daran interessiert, die Auswirkungen dieser Veränderungen im Flüssigkeitsfluss zu verstehen und wie sie sich mit der Gesundheit des Gehirns überschneiden“, sagt Lewis.