שנת הלילה מחולקת למחזורים באורכים של 90 עד 110 דקות, וכן מסווגת למספר שלבים, לרבות לשינה ללא תנועות עיניים מהירות (NREM) שבה חלה האטה בקצב הלב וזרימת הדם ומתפתחת 'שינה עמוקה' עם גלים איטיים, ולשלב השינה עם תנועות עיניים מהירות (REM) – המוכר גם בשם 'שנת החלום', שבו קצב הלב וקצב הנשימה מואצים.

כעת מצאו חוקרים אמריקאים כי לשינה העמוקה תפקיד הכרחי, שכן במהלכה המוח נוטה "לשטוף החוצה" חומרים עודפים שהצטברו בו. המחקר העלה כי במהלך שינה עמוקה ללא תנועות עיניים מהירות, פעילות תאי העצב במוח בדפוס של גלים איטיים מאפשרת לנוזל השדרה להיכנס ולצאת מאיזורי המוח השונים – ותהליך זה מאפשר לסנן החוצה מהמוח כימיקלים מיותרים. בין התרכובות שלפי הערכות "נשטפות" מהמוח בשינה עמוקה גם 'בטא עמילואיד' – חלבון שמצטבר ברמות חריגות אצל אנשים עם דמנציה.

עבודות בעבר העלו כי בשלבי השינה העמוקה, המוח נוטה לתאושש מהפעילות היומיומית ומשפר תפקודי זיכרון. מחקר אמריקאי מאוניברסיטת קליפורניה שפורסם במארס 2013 בכתב העת Nature Neuroscience העלה כי שיבוש בגלי המוח בשלב השינה העמוקה פוגע בתפקוד ההיפוקמפוס במוח, האזור שאחראי בן השאר על עיבוד זיכרון. גם תפקידו של נוזל חוט השדרה (CSF, קיצור של Cerebral Spinal Fluid) בניקוי תוצרי לוואי מטבוליים מיותרים למניעת הצטברותם כבר תועד בספרות הרפואית, כמו גם העובדה שנראה שתהליך זה מתגבר במהלך השינה. אבל למדענים עדיין נותרו הרבה שאלות פתוחות בנושא.  

בעבודה הנוכחית, החוקרים מאוניברסיטאות בוסטון והארווארד ובתי החולים מסצ'וסטס ג'נרל (MGH) ובת' ישראל בעיר בוסטון גייסו 13 נבדקים בריאים למחקר שינה במסגרתו הם חוברו להדמיה מתקדמת מסוג MRI פונקציונאלי (fMRI) כדי לנטר את זרימת נוזל השדרה במוח וכן חוברו למכשיר EEG שמנטר את הפעילות החשמלית של תאי המוח.

החוקרים מצאו כי בשלבים של שינה עמוקה שאופיינו בגלים איטיים, כלומר בדפוס פעילות איטי של תאי מערכת העצבים המרכזית, שלב ה-NREM – זרימת הדם הואטה ונוזל השדרה החל לזרום במרכז המוח, בדפוס של 'פולסים', כשהוא נכנס לאיברי המוח השונים ויוצא מהם. החוקרים מעריכים בהתאם למחקרים קודמים כי זרימה זו היא שתורמת למעשה לניקוי מבנים מוחיים מחומרי פסולת שהצטברו בהם. בכך מדגיש המחקר את חשיבותה של השינה העמוקה לתפקודו התקין של המוח.

המחקר נתמך על ידי המכון הלאומי לבריאות בארה"ב (NIH), וממצאיו מדווחים בגיליון נובמבר 2019 בכתב העת Science.

הקשר לאלצהיימר

נכון לעכשיו, המחקר לא הצביע על קשר ישיר בין שינה עמוקה לבין ירידה בסיכון למחלות הדמנציה כמו אלצהיימר ולמחלות נוספות שקשורות בתהליכים ניווניים במוח. עם זאת, המחקר מאפשר להסביר מדוע שינה רעועה באיכות לא טובה קשורה במצבים כרוניים שונים, לרבות מחלות לב, דיכאון ודמנציה – וייתכן כי החוליה המקשרת היא הצטברותם של חומרים בעייתיים במוח ברמות חריגות, כמו 'בטא עמילואיד'. 

ממצאי המחקר משיקים לעבודות שבחנו השלכות של אובדן שעות שינה, ובין השאר סיכון מוגבר לעלייה בהצטברות חומרים עודפים במוח כגון 'בטא עמילואיד'. בהשלמה לעבודה הנוכחית, בבחינת חיוניותה של שינה איכותית, מחקר אמריקאי מספטמבר 2013 מצא כי בשלב השינה העמוקה נוצרים גם תאים חדשים במוח שמשקמים את פעילות מערכת העצבים. החוקרים מאוניברסיטת וויסקונסין העלו כי בעבודה שבוצעה על עכברים, קצב הייצור של תאים בשם 'אוליגודנדרציטים' שמייצרים מיאלין – החומר המגן על תאי העצב – הוכפל במהלך השינה.

החוקרים בעבודה הנוכחית קוראים לבצע מחקרים נוספים כדי לבחון את השפעות ההצטברות של חומרי פסולת במוח, בין השאר על רקע חסך בשעות שינה – וכיצד חומרים עודפים במוח קשורים ישירות להתפתחות מחלות כרוניות. 

Science, DOI: 10.1126/science.aax5440