Sbadigliare potrebbe aiutare ad eliminare le scorie cerebrali / Yawning May Help Clear Brain Waste
Sbadigliare potrebbe aiutare ad eliminare le scorie cerebrali / Yawning May Help Clear Brain Waste
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Un nuovo studio di imaging condotto dall'UNSW di Sydney suggerisce che lo sbadiglio potrebbe contribuire a far defluire importanti fluidi dal cervello, stimolando ulteriori ricerche sui legami con l'invecchiamento e le malattie neurodegenerative.
Un semplice sbadiglio può sembrare l'atto umano più ordinario: un riflesso innescato dalla stanchezza, dalla noia o dalla vista della bocca spalancata di qualcun altro.
Ma incredibilmente gli scienziati non sanno ancora dire con certezza perché lo facciamo.
Ora, una nuova ricerca condotta da accademici dell'UNSW di Sydney e del Neuroscience Research Australia (NeuRA) suggerisce che lo sbadiglio potrebbe svolgere un ruolo sottile ma intrigante nel movimento dei fluidi dentro e fuori dal cervello.
Sebbene i ricercatori riconoscano che l'idea sia speculativa, affermano che il loro lavoro apre una strada interessante per comprendere le funzioni fisiologiche dello sbadiglio.
Utilizzando scansioni MRI in tempo reale, il gruppo guidato dalla professoressa Lynne Bilston (si apre in una nuova finestra) hanno potuto osservare cosa accade all'interno della testa e del collo quando le persone sbadigliano e confrontarlo con l'effetto della respirazione normale e profonda.
I risultati, basati su un piccolo gruppo di 22 partecipanti e pubblicati su Respiratory Physiology & Neurobiology , si aprono in una nuova finestra hanno dimostrato che lo sbadiglio innesca una manovra specifica in cui il liquido cerebrospinale (CSF) ed il sangue venoso fuoriescono dal cranio insieme, mentre durante la respirazione profonda il liquido cerebrospinale fluisce all'interno del cranio.
I ricercatori ammettono che è sorprendente che ci sia ancora tanto mistero intorno al motivo specifico per cui le persone sbadigliano, dato che si tratta di un'azione così basilare che tutti compiono regolarmente.
"Lo sbadiglio rimane un fenomeno misterioso, nonostante sia un processo primordiale che si è conservato nel corso dell'evoluzione. Sappiamo che i coccodrilli sbadigliano, quindi pensiamo che anche i dinosauri lo facessero", ha affermato Adam Martinac, ricercatore post-dottorato e autore corrispondente dell'articolo.
È improbabile che coccodrilli e dinosauri sbadiglino per una risposta sociale, come ad esempio la noia causata dalla presenza di altri coccodrilli o dinosauri!
"Quindi, probabilmente c'è qualcosa di più fondamentale in gioco. Ma nessuno l'ha ancora capito con certezza."
"Sappiamo anche che i feti umani sbadigliano durante le primissime fasi dello sviluppo, ma nel complesso la scienza dello sbadiglio è sorprendentemente poco studiata."
flusso del liquido cerebrospinale
Il liquido cerebrospinale è un liquido trasparente che circonda il cervello ed il midollo spinale, riempiendo lo spazio circostante come l'acqua attorno ad un oggetto galleggiante.
È importante perché ammortizza e protegge il cervello ed il midollo spinale da lesioni, ed inoltre contribuisce al trasporto dei nutrienti ed all'eliminazione dei prodotti di scarto.
Il fatto che il liquido cerebrospinale ed il sangue venoso fluiscano lontano dal cranio durante lo sbadiglio, ma che il liquido cerebrospinale scorra nella direzione opposta durante la respirazione profonda, è stata una grande sorpresa per i ricercatori.
"Abbiamo osservato che lo sbadiglio è un movimento del corpo che può influenzare il flusso dei fluidi intorno al cervello", ha affermato il Prof. Bilston, della Scuola di Ingegneria Biomedica dell'UNSW ..
Si è ipotizzato che sbadigliare possa aiutare a eliminare le scorie dal cervello, ma finora non ci sono prove concrete.
"La nostra ricerca suggerisce che lo sbadiglio può svolgere un ruolo nella pulizia del liquido cerebrospinale, un processo che con ogni probabilità avviene poco prima di andare a dormire."
Questa scoperta potrebbe essere importante per ulteriori studi sulle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, il Parkinson e la demenza, tutte potenzialmente collegate all'accumulo di prodotti di scarto all'interno ed intorno al cervello, che può derivare da un'alterazione del flusso del liquido cerebrospinale.
"Riteniamo che ci sia qualcosa di veramente interessante da approfondire. Queste malattie neurodegenerative sono associate ad un accumulo di scorie e più si invecchia, maggiore è la quantità di scorie che si possono accumulare", ha affermato Martinac.
"Non sappiamo quanto sia forte il legame con il modo in cui il liquido cerebrospinale viene eliminato, ma negli ultimi 10 anni sono già state condotte molte indagini in questo ambito, e questo potrebbe essere un ulteriore elemento."
Una delle osservazioni chiave è stata che il flusso del liquido cerebrospinale quando le persone sbadigliavano era l'opposto di quello che accadeva quando semplicemente facevano un respiro profondo.
Il gruppo ha mostrato ai volontari video di persone, e persino di animali, che sbadigliavano, al fine di innescare i cosiddetti sbadigli contagiosi.
Le risonanze magnetiche sono state effettuate a livello della vertebra C3, un punto nevralgico nella parte superiore del collo dove passano il sangue ed il liquido cerebrospinale diretti al cervello e viceversa. Le scansioni dei soggetti che sbadigliavano in modo contagioso sono state poi confrontate con quelle ottenute quando si limitavano a fare un respiro profondo, fingendo di sbadigliare.
Durante la respirazione normale, il sangue venoso, quello che ha trasportato l'ossigeno, defluisce dal cranio e ritorna verso il cuore. Il liquido cerebrospinale (CSF) scorre nella direzione opposta durante questo processo fisiologico.
Anche quando i volontari fingevano di sbadigliare, il sangue venoso fuoriusciva ed il liquido cerebrospinale si riversava nel cranio.
Solo quando sbadigliavano davvero, con quegli sbadigli contagiosi, il sangue venoso e il liquido cerebrospinale fuoriuscivano contemporaneamente dal cranio.
Termoregolazione
Il gruppo di ricerca dell'UNSW afferma inoltre che le prove suggeriscono che lo sbadiglio sia un modo per il corpo di regolare la temperatura all'interno ed intorno al cervello.
"Negli esseri umani, il tessuto cerebrale può essere fino a un grado Celsius più caldo del resto del corpo, ed il sangue venoso che esce dal cervello è in genere circa 0,2-0,3 gradi più caldo del sangue arterioso che vi entra", ha affermato Martinac.
"Quindi, quando qualcuno sbadiglia, possiamo osservare un aumento del flusso sanguigno arterioso più freddo nel cranio, che compensa il deflusso combinato di liquido cerebrospinale e sangue venoso, e pertanto possiamo ipotizzare che lì si verifichi un processo termoregolatorio."
"Potremmo ipotizzare che sbadigliare sia un modo in cui il cervello si aiuta a raffreddarsi, ma anche in questo caso avremmo bisogno di ulteriori ricerche per poterlo affermare con certezza."
Sappiamo che un cervello surriscaldato non è un buon segno, perché aumenta il rischio di danni cellulari, convulsioni e gonfiore cerebrale. Esiste infatti un intervallo di temperatura molto ristretto in cui il cervello rimane stabile ed equilibrato, noto come omeostasi.
"Probabilmente è questo il motivo per cui esistono così tanti meccanismi, come il flusso sanguigno e la sudorazione, che aiutano a regolare la temperatura nel cervello."
"Non sappiamo ancora con precisione quale sia il ruolo degli sbadigli in questo processo, ma questa ricerca apre interessanti prospettive per ulteriori indagini in questo ambito."
I ricercatori affermano inoltre di aver identificato per la prima volta che ogni persona sembra avere una "firma" unica per il proprio sbadiglio, riconoscibile dal modo complesso in cui la lingua si muove durante l'azione.
"Un altro aspetto interessante che abbiamo scoperto è che ogni persona sbadiglia in modo unico: il movimento della lingua durante lo sbadiglio è diverso da persona a persona, ma rimane comunque molto costante per ciascuno di loro", ha affermato Martinac.
"E non si tratta di un movimento semplice. È un movimento molto complesso della lingua durante uno sbadiglio."
"È quasi come un'impronta digitale, quindi si potrebbe potenzialmente identificare qualcuno solo dal modo in cui sbadiglia."
ENGLISH
Yawning may help move brain fluids and support waste clearance.
A new imaging study from UNSW Sydney suggests yawning may help move important fluids out of the brain, prompting further research into links with ageing and neurodegenerative disease.
A simple yawn may feel like the most ordinary of human acts – a reflex triggered by tiredness, boredom, or seeing someone else’s mouth stretch wide.
But amazingly scientists still cannot say with certainty why we do it.
Now, new research from academics at UNSW Sydney and Neuroscience Research Australia (NeuRA) suggests that yawning may play a subtle but intriguing role in moving fluids in and out of the brain.
Although the researchers acknowledge the idea is speculative, they say their work introduces an interesting avenue for understanding the physiological functions of yawning.
Using real-time MRI scans, the team led by Professor Lynne Bilston, opens in a new window were able to see what happens inside the head and neck when people yawn, and compare it to the effect of normal and deep breathing.
The results, based on a small-scale group of 22 participants and published in Respiratory Physiology & Neurobiology, opens in a new window, showed that yawning triggered a specific manoeuvre in which cerebrospinal fluid (CSF) and venous blood moved out of the skull together, whereas during deep breathing cerebrospinal fluid flowed into the skull.
The researchers admit it is surprising that there is still such mystery surrounding the specific reason why people yawn given that it is such a basic action that everyone does on a regular basis.
“Yawning remains very mysterious, even though it’s a primordial process that has been preserved throughout evolution. We know that crocodiles yawn, so we think dinosaurs also yawned," Adam Martinac, a Postdoc and corresponding author of the paper, said.
“It’s unlikely that crocodiles and dinosaurs are yawning because of a social response, such as being bored by other crocodiles or dinosaurs!
"So there is likely something more fundamental going on. But nobody has really worked it out for certain.
“We also know that human fetus’s yawn during that very early development stage, but overall the science of yawning is surprisingly understudied.”
Cerebrospinal fluid flow
Cerebrospinal fluid is a clear liquid that surrounds the brain and spinal cord, filling the space around them like water around a floating object.
It is important because it cushions and protects the brain and spinal cord from injury and also helps carry nutrients in and waste products out.
The fact that CSF and venous blood flows away from the skull during yawning, but CSF flows in the opposite direction when deep breathing, was a big surprise to the researchers.
“We observed that yawning is a body movement that can influence the flow of fluids around the brain,” said Prof. Bilston, from UNSW’s School of Biomedical Engineering, opens in a new window.
“There has been speculation that yawning can help clear waste from the brain, but so far there has not been solid proof.
“Our research suggests that yawning can play a role in cleaning brain fluid, which would most likely happen close to bedtime.”
This finding could be important for further studies into neurodegenerative diseases such as Alzheimer's, Parkinson’s and dementia — all of which have been potentially linked to the build-up of waste products in and around the brain that can be a result of impaired CSF flows.
“We think there's something here really worth investigating further. Those neurodegenerative diseases are associated with an accumulation of waste and the older you get the more waste there can be,” said Martinac, opens in a new window.
“We don’t know how strong the link is related to how CSF is cleared, but in the last 10 years there have already been a lot of investigations into that area, and this can be another element.”
One of the key observations was that CSF flow when people yawned was the opposite of what happened when they simply took a deep breath.
The team showed volunteers videos of people, and even animals, yawning in order to trigger so-called contagious yawns.
MRI scans were taken at the level of their C3 vertebra, a crossroads in the upper neck where blood and CSF pass as they travel to and from the brain. The scans of the subjects contagiously yawning were then compared to those when they simply took a deep breath as if pretending to yawn.
In normal breathing the venous blood, that which has delivered oxygen, drains out of the skull and back towards the heart. The CSF flows in the opposite direction during that physiological process.
Even when the volunteers were pretending to yawn, the venous blood flowed out and CSF flowed into the skull.
Only when they were really yawning, via those contagious yawns, did venous blood and CSF flow out of the skull together.
Thermoregulation
The UNSW research team also say the evidence suggests yawning is a way for the body to regulate the temperature in and around the brain.
“In humans, the brain tissue can be up to one degree Celsius warmer than the rest of the body, and venous blood leaving the brain is typically about 0.2-0.3 degrees warmer than the arterial blood entering it,” said Martinac.
“So when someone yawns we can now see an increase in the cooler arterial blood flow into the skull, compensating for the coupled outflow of CSF and venous blood, and therefore we can surmise there may be a thermoregulatory process happening there.
“We could speculate that perhaps yawning is a way that the brain helps to cool itself down, but again we would need to do more research to state that with certainty.
“We do know that a hot brain is not a good thing because there is a risk of cell damage, seizures and cerebral swelling. And there is actually a very narrow band temperature-wise where the brain is steady and balanced, what is known as homeostasis.
“That’s likely the reason why there are so many mechanisms – such as blood flow, and sweating – that help regulate temperatures in the brain.
“We don’t fully know what the level of contribution yawning may play in that, but this research opens up some interesting avenues for further investigation in that area as well.”
The researchers also say they have identified for the first time that people appear to have a unique signature to their individual yawn which can be identified by the complex way their tongue moves during the action.
“Another interesting thing we found is that each person yawns in a unique way — so the tongue motion during the yawn is different between people, but very consistent for each person," Martinac said.
"And it's not a simple motion. It's a very complex movement of the tongue during a yawn.
"It's almost like a fingerprint, so you could possibly identify someone just based on how they yawn."
Da:
https://www.technologynetworks.com/neuroscience/news/yawning-may-help-clear-brain-waste-412200
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