US-Armee finanziert „Sleeping Cap“, um Ihrem Gehirn zu helfen, Abfall zu beseitigen

Wir alle kennen Gehirnnebel und die Schläfrigkeit, die mit zu wenig Schlaf einhergeht. Aber was genau passiert in unserem Gehirn während des Schlafes, das uns morgens auf einen weiteren Tag vorbereitet? Um zu verstehen, wie das Gehirn über sogenannte “Stoffwechselabfälle" arbeiten Forscherteams an einer mit 2,8 Millionen US-Dollar geförderten Studie der US-Armee, die Schlafstörungen beim Militär bekämpfen soll. Das ultimative Ziel der Wissenschaftler ist es, eine "Schlafmütze" zu entwickeln, die analysiert, wie Flüssigkeitenim Gehirn können giftige, das Gedächtnis beeinträchtigende Proteine ​​​​ausspülen, während Sie schlafen.

Die Gehirnflüssigkeit

AStudie 2019 über die Rolle einer wässrigen Flüssigkeit, die als Liquor cerebrospinalis CSF in der Gehirnchemie gespielt wird, zeigte sich, dass der Liquor beim Einschlafen Ihr Gehirn in pulsierenden Wellen "wäscht". Der Liquor ist Teil des "glymphatischen Systems" entdeckt vor relativ kurzer Zeit im Jahr 2012. Es verhält sich ähnlich wie das Lymphsystem, wird jedoch von Gehirnzellen, den sogenannten Gliazellen, gesteuert. Das System bewegt täglich eine große Menge Liquor durch das Gehirn und stellt sicher, dass falsch gefaltete Proteine ​​​​und andere biochemische Abfälle entfernt werdenweggewaschen.

Die Studie aus dem Jahr 2012 ergab, dass Liquor durch ein Netzwerk von Leitungen, die Arterien und Venen umgeben, durch das Gehirn gepumpt wird. Der Liquor spült das Gehirngewebe, das sich in venennahen Kanälen sammelt und wieder aus dem Gehirn abfließt.

Einer der an der Studie beteiligten Wissenschaftler, Professor für Elektro- und InformationstechnikBehnaam Aazhang der Rice University, erklärt in a Pressemitteilung dass das Militär "das glymphatische System verstehen will und was passiert, wenn Soldaten nicht schlafen."

Wie die Kappe funktionieren würde

Die Schlafmütze, die die Forscher entwickeln möchten, wäre leicht und tragbar, mit der Fähigkeit, den Fluss der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit sowohl zu verfolgen als auch zu stimulieren. Auf diese Weise hoffen die Forscher, Schlafstörungen sofort behandeln zu können.

Die Kappe würde Signale durch eine Vielzahl von Sensoren empfangen, einschließlich einesElektroenzephalogramm, das die elektrische Aktivität des Gehirns misst, Rheoenzephalographie, die den Blutfluss misst, sowie orbitale Sonographie und transkranielle Doppler. Der Fluss der Flüssigkeit würde durch transkranielle elektrische Gehirn- und Nervensimulationen und fokussierte Ultraschallimpulse geringer Intensität beeinflusst.

Das letztendliche Gerät wäre in der Lage, mehrere Datenströme aufzunehmen und sie durch KI-Software für maschinelles Lernen zu analysieren.

Die Auswirkungen

Während ein unsachgemäßes Abfallmanagement im Gehirn eine Reihe von Konsequenzen haben kann – ein Bereich, in dem es eine bedeutende Rolle spielen kann, sind neurodegenerative Erkrankungen wie die Alzheimer-Krankheit. Einige dieser Krankheiten sind durch die Ansammlung von Proteinen im Gehirn gekennzeichnet, die letztendlich zu Verstopfungen führenTeile des neuronalen Netzwerks des Gehirns auf und tötet sie.

Ein weiterer großer Vorteil der Schlafmütze ist ihre potenzielle Praktikabilität. Derzeit ist der beste Weg, den Flüssigkeitsfluss im Gehirn zu beobachten, die Magnetresonanztomographie MRT. Wie Paul Cherukuri, der geschäftsführende Direktor der Rice University Institut für Biowissenschaften und Bioingenieurwesen IBB, die an der Forschung beteiligt ist, erklärt: ”Da ein MRT nicht einfach transportiert werden kann, fragte das Verteidigungsministerium, ob wir eine kleine, tragbare Kappe entwickeln können, die die Gehirngesundheit von Kriegskämpfern während des Schlafs messen und modulieren kann, um ihre Leistung zu verbessern.“ Er fügte hinzu: „Was macht?so aufregend ist, dass noch nie jemand versucht hat, so etwas zu bauen.“

Zusätzlich zu IBB, der Forschung wird durchgeführt von Ingenieure der Rice University von der NeuroEngineering-Initiative sowie Ärzte bei Houston Methodist Hospital und Baylor College of Medicine. Die Ingenieure würden die Technologie entwickeln, während das medizinische Personal sie an Freiwilligen und Patienten testete.Unterstützt von US Army Military Operational Medicine Research Program MOMRP, die Wissenschaftler werden für diese Arbeit voraussichtlich ein mehrjähriges Stipendium erhalten.

Baylor College-Professorin Fidaa Shaib, die im Rahmen der Studie die Schlafbewertungstests durchführen wird, erklärte das Potenzial ihrer Arbeit:

"Während der Mensch fast ein Drittel seines Lebens mit Schlafen verbringt, wurde noch keine vereinheitlichende Theorie über die Rolle des Schlafs und seine Auswirkungen auf das Überleben und die Funktion des Menschen identifiziert." sagte Shaib. „Technologien, die die Beseitigung von Abfallstoffen und die Verhinderung ihrer Ablagerung im Gehirn erleichtern, sind für Patienten mit Schlafstörungen relevant, insbesondere für solche mit einem Risiko für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer.“

Schlafstörungen sind häufig

Während das besondere Interesse der Armee darin liegt, wie sich Schlafentzug auf Soldaten auswirkt, könnten die Auswirkungen der Studie Zivilisten, die an Schlafstörungen leiden, einen größeren Nutzen bringen. Studium, bis zu 30 Prozent der Erwachsenen leiden an chronischer Schlaflosigkeit, während unter älteren Erwachsenen dieser Prozentsatz geht bis zu 48. Vor allem Frauen ein lebenslanges Risiko aufweisen von Schlaflosigkeit, die 40 Prozent größer ist als die von Männern. Während die CDC Erwachsenen empfiehlt, 7 Stunden zu schlafen, ist esfindet auch, dass rund 35 Prozentvon allen erwachsenen Amerikanern ruhen sich nicht so viel aus. Bei Kindern unter 5 Jahren leiden etwa 25 Prozent unter Schlafproblemen, laut einer Studie.

InteressanterweiseCDC-Statistik wies darauf hin, dass es auch Unterschiede in der Art und Weise gab, wie verschiedene Gruppen innerhalb der Bevölkerung unter Schlafproblemen litten. Es war seltener, dass Menschen über 65 weniger als 7 Stunden schliefen. Die Menschen, die am häufigsten chronisch weniger als 7 Stunden pro Nacht schliefen, warenEinheimische Hawaiianer/Pacific Islanders 46,3 Prozent der Befragten, nicht-hispanische Schwarze 45,8 Prozent, gemischtrassige Nicht-Hispanier 44,3 Prozent und Indianer/Alaska-Indianer 40,4 Prozent. Dies wird mit der verglichen.Schlafentzug Muster von nicht-hispanischen Weißen 33,4 Prozent der Befragten, Hispanics 34,5 Prozent und Asiaten 37,5 Prozent.

Zahlreich Studium haben gezeigt, dass chronischer Schlafentzug häufiger vorkommt bei rassische Minderheiten und Menschen mit niedrigerem sozioökonomischem Status. Die Ursachen dafür sind komplex, haben aber normalerweise einen Bezug zu lgeringes Einkommen, Bildungsunterschiede, mehr Stunden arbeiten müssen, um das gleiche Geld wie eine begünstigtere Gruppe zu verdienen sowie „Umweltbedingungen, die die Schlafqualität beeinträchtigen“ nach aStudie 2014.

Der Schlafmangel korreliert auch mit höheren Raten vieler schwerer Krankheiten in diesen Gruppen wie Fettleibigkeit, Diabetes, Bluthochdruck, koronare Herzkrankheit, Schlaganfall und erhöhte Sterblichkeit.

Abgesehen von spezifischen Störungen, wenn man sich anschaut, wie viele von uns sich tagsüber fühlen, fast 50 Prozent der Amerikaner in aUmfrage 2020 von der National Sleep Foundation berichtet, dass sie sich an drei bis sieben Tagen in der Woche schläfrig fühlen. Und dass Schläfrigkeit mit gesellschaftlichen Nebenwirkungen einhergeht. 52 Prozent der Befragten gaben an, im Schlaf reizbar zu sein, während 40 Prozent Kopfschmerzen hatten.

Die Statistiken bestätigen die Tatsache, dass Schlafprobleme für viele Menschen ein weit verbreitetes Problem sind. Wenn die Erforschung der Schlafmütze zu einer Verbesserung des Schlafs bei Soldaten führen kann, würde auch die allgemeine Bevölkerung davon profitierenneue Behandlungen und Technologien.