- Limbah yang dihasilkan oleh sekitar 170 miliar sel di otak merupakan petunjuk kunci untuk menjaga kesehatan dan memahami penyakit neurodegeneratif, dan tiga studi di Nature memperjelas jalur keluarnya limbah saat tidur
- Gelombang listrik lambat saat tidur nyenyak tampaknya mendorong cairan di sekitar sel dari bagian dalam otak ke permukaan, lalu aliran cairan ini bergerak melalui aliran darah ke hati dan ginjal
- Target yang dibuang mencakup amiloid, yang terkait dengan plak pada penyakit Alzheimer, dan semakin banyak bukti menunjukkan bahwa sistem pembersihan ini rusak pada Alzheimer
- Dalam eksperimen pada tikus, rangsangan suara dan cahaya 40 kali per detik memicu gelombang otak dengan frekuensi yang sama, serta meningkatkan masuknya cairan serebrospinal, keluarnya cairan kotor, dan pengangkutan amiloid
- Masih perlu dipastikan apakah mekanisme yang sama bekerja pada manusia, tetapi penuaan, cedera, dan penyumbatan pembuluh darah otak dapat mengganggu sistem ini, sehingga terkait dengan riset Alzheimer, Parkinson, sakit kepala, dan depresi
Mengapa jalur pembuangan limbah otak kembali mendapat perhatian
- Otak memiliki sekitar 170 miliar sel, dan bahkan aktivitas normal pun menghasilkan banyak limbah
- Otak yang sehat harus membersihkan sisa-sisa ini, tetapi ke mana limbah itu keluar sudah lama tidak jelas
- Tiga makalah yang diterbitkan dua tim riset di Nature menjelaskan sistem pembuangan limbah otak dengan lebih konkret
- Hasil ini dapat menjadi petunjuk bagi riset untuk memahami, mengobati, atau mencegah berbagai penyakit otak
Gelombang listrik saat tidur mendorong cairan
- Saat tidur nyenyak, gelombang listrik lambat tampaknya mendorong cairan di sekitar sel dari bagian dalam otak ke permukaan otak
- Antarmuka kompleks di permukaan otak menyerap limbah dalam cairan itu ke aliran darah, lalu aliran darah membawanya ke hati dan ginjal untuk dikeluarkan dari tubuh
- Salah satu limbah utama yang ikut diangkut dalam proses ini adalah amiloid
- Amiloid adalah zat yang membentuk plak lengket di otak pasien Alzheimer
- Semakin banyak bukti menunjukkan bahwa sistem pembuangan limbah otak rusak pada Alzheimer
Sistem glimfatik dan analogi “pipa otak”
- Lebih dari 10 tahun lalu, Jeffrey Iliff dan Dr. Maiken Nedergaard mengusulkan gagasan bahwa cairan bening di dalam dan di luar otak merupakan bagian dari sistem yang membilas limbah
- Sistem ini disebut glymphatic system
- Namanya diambil dari sistem limfatik, yang membantu pertahanan terhadap infeksi, menjaga cairan tubuh, serta menyaring limbah dan sel abnormal
- Jonathan Kipnis mengibaratkan sistem ini seperti pipa di rumah
- Air bersih masuk, lalu setelah dipakai mencuci tangan, air kotor keluar
- Sistem limfatik membawa limbah ke aliran darah melalui jaringan saluran tipis, tetapi otak tidak memiliki saluran seperti itu
- Pertanyaan kuncinya adalah bagaimana molekul limbah di bagian tengah otak bergerak ke batas otak dan akhirnya keluar dari tubuh
Dua tahap yang ditunjukkan riset pada tikus
- Pada 2012 dan 2013, Iliff dan Nedergaard menunjukkan bahwa pada hewan yang tidur, cairan serebrospinal bergerak cepat melintasi otak dan membilas limbah
- Setelah itu, pertanyaan yang tersisa adalah apa yang mendorong cairan tersebut, dan bagaimana limbah melintasi penghalang yang memisahkan jaringan otak dan aliran darah
- Tim Kipnis mengukur kekuatan gelombang listrik lambat yang muncul ketika hewan memasuki tidur nyenyak
- Tim peneliti menilai bahwa pengukuran gelombang ini berkaitan dengan pengukuran aliran cairan interstisial, yaitu cairan di ruang antarsel
- Gelombang tersebut menyinkronkan aktivitas neuron dan bertindak sebagai sinyal yang membuat neuron bekerja seperti pompa kecil untuk mendorong cairan ke permukaan otak
- Hasil ini dipublikasikan dalam makalah Nature pada Februari: Makalah Nature
- Tim riset lain yang dipimpin ilmuwan MIT juga memberikan bukti tambahan bahwa gelombang listrik lambat membantu pembuangan limbah
- Mereka memberi tikus dengan gejala mirip Alzheimer rangsangan suara dan cahaya 40 kali per detik
- Rangsangan itu memicu gelombang otak dengan frekuensi lambat yang sama
- Pengujian menunjukkan meningkatnya masuknya cairan serebrospinal bersih ke otak dan keluarnya cairan kotor
- Cairan yang keluar mencakup amiloid, yang menumpuk di otak pasien Alzheimer
- Studi tersebut juga diterbitkan di Nature: Makalah Nature
Jalan keluar yang menembus penghalang otak
- Dalam makalah terpisah, Kipnis membahas bagaimana limbah termasuk amiloid melintasi selaput pelindung otak: Makalah Nature
- Tim peneliti menyoroti vena yang menembus selaput ini
- Di sekitar vena ada ruang mirip selubung yang tidak tertutup sepenuhnya
- Melalui ruang ini, cairan serebrospinal keluar dan limbah diteruskan ke sistem limfatik tubuh
Tantangan yang masih tersisa untuk penerapan pada manusia
- Riset baru ini memandang bahwa pembuangan limbah otak memerlukan dua tahap
- Tahap mendorong limbah ke cairan serebrospinal yang mengelilingi otak
- Tahap memindahkannya ke sistem limfatik dan akhirnya membuangnya ke luar tubuh
- Iliff menilai kedua tahap ini dapat dijelaskan secara terpisah, tetapi secara biologis hampir pasti saling terhubung
- Banyak hasil pada tikus masih perlu dikonfirmasi pada manusia
- Perbedaan anatomi antara hewan pengerat dan manusia cukup besar
- Hasil ini juga terkait dengan riset faktor risiko penyakit neurodegeneratif seperti Alzheimer
- Penuaan, cedera, dan penyakit yang menyumbat pembuluh darah otak dapat mengganggu sistem pembuangan limbah otak
- Faktor-faktor ini semuanya merupakan faktor risiko Alzheimer
- Gangguan pembuangan limbah juga bisa terlibat dalam Parkinson, sakit kepala, dan depresi
- Pendekatan yang membantu otak membersihkan dirinya sendiri, seperti cara memicu gelombang listrik lambat, dapat mengarah pada riset pencegahan untuk berbagai penyakit
- Koreksi: rangsangan suara dan cahaya yang digunakan dalam eksperimen bukan 40 kali per menit, melainkan 40 kali per detik
1 komentar
Komentar Hacker News
Ini juga sangat sesuai dengan teori bahwa kurangnya tidur nyenyak meningkatkan risiko Alzheimer dan demensia
https://www.medicalnewstoday.com/articles/not-getting-enough...
https://www.sciencealert.com/study-finds-sleep-may-not-flush...
Isinya tentang tikus yang menunjukkan bentuk Alzheimer diberi rangsangan suara dan cahaya 40 kali per detik, dan rangsangan itu memicu gelombang otak lambat pada frekuensi yang sama
Dalam eksperimen tersebut, aliran cairan serebrospinal bersih yang masuk ke otak dan cairan kotor yang keluar meningkat, dan juga dikonfirmasi bahwa cairan itu membawa amiloid yang menumpuk di otak pasien Alzheimer
Jadi saya penasaran apakah ini berarti sesuatu seperti TMS bisa dipakai sebagai pengganti tidur, dan apakah kegagalan atau penurunan fungsi sistem ini juga bisa menjelaskan orang-orang yang mengaku “alergi” terhadap gelombang elektromagnetik
Bahkan jika ini bisa dipicu secara artifisial, kemungkinan kita tetap butuh tidur karena fungsi lain yang diperkuat selama tidur, seperti pemulihan tubuh
Meski begitu, mungkin ada potensi untuk mengurangi kebutuhan tidur atau meredakan sebagian efek buruk kurang tidur
40Hz tampak lebih dekat ke pengenalan pola yang kuat atau perhatian terfokus
Berkat sistem kerja 20 jam sehari yang baru, para orang superkaya akan sangat diuntungkan
Begitu membaca bagian “jika kita bisa menemukan cara membantu otak membersihkan dirinya sendiri, misalnya dengan memicu gelombang listrik lambat, kita bisa mencegah berbagai gangguan”, saya langsung terpikir binaural beats
Waktu kuliah ada beat yang saya pakai setiap kali terlalu lelah tapi masih banyak yang harus dikerjakan, dan itu membantu saya pulih dengan tidur singkat sekitar 20 menit
Kadang saya bahkan tidak perlu tidur siang, cukup membiarkan pikiran saya mengikuti beat itu selama waktu tersebut
Jika sebagian efeknya memang memicu “pembersihan mendalam”, saya jadi berpikir ini mungkin bisa menjadi cara untuk mengurangi gangguan seperti itu
Saya pernah mengunduh via torrent track termahal yang konon legendaris seharga 1000 dolar, tapi tidak ada perubahan apa pun, mungkin karena saya tidak membayarnya :)
Untuk membersihkan otak, rasanya harus bekerja langsung pada jaringan otaknya sendiri, dan itu tampaknya tidak mungkin
Cukup mengejutkan bahwa mereka memicu pembuangan limbah otak dengan memperlihatkan pertunjukan cahaya dan musik kepada tikus
Akan bagus kalau ditemukan topi yang dipakai saat tidur malam dan bisa mempercepat proses itu selama tidur, sehingga terasa seperti melipatgandakan durasi tidur yang sebenarnya
Ini bisa efektif bagi orang-orang dengan jadwal kerja berat seperti dokter, sopir truk, dan pilot
Orang yang tidak mau memakainya akan kalah bersaing dengan yang memakainya dan kehilangan pekerjaan
Bukan 40Hz dan bukan cahaya, tetapi stimulasi auditori bertarget fase yang sudah punya penelitian pada manusia lebih dari 10 tahun
Bukan topi, tetapi cukup sepasang earphone dan aplikasi atau track audio
Saya merasa waktu tidur saya berkurang tetapi bangun dengan kondisi lebih segar
Jika “gelombang listrik lambat saat tidur mendorong cairan di sekitar sel dari bagian dalam otak ke permukaan”, apakah itu berarti mimpi?
Gelombang listrik dan cairan yang mengetuk-neketuk sel otak?
Saat tidur, neuron di area pemrosesan visual tidak lagi menerima sinyal masukan, sehingga neuron-neuron ini bisa dipakai area sekitar
Teorinya adalah mereka membuat sinyal palsu untuk tetap sibuk dan mencegah pengambilalihan itu, dan menurut saya itu keren
Saya menemukan nama bukunya: Livewired karya David Eagleman
Saya bisa mereproduksi audio yang dipakai dalam eksperimen
sox -b 32 -Dr 96k -n 40hz_1ms_pulse_1hour.flac synth 0.001 sin 10k fade t 0.0005 0 0.0005 pad 0.024 repeat 140000Tujuannya tampaknya adalah menstimulasi neuron input 40 kali per detik agar frekuensi itu masuk sedalam dan seluas mungkin ke dalam otak
Pada tikus, tujuan ini dicapai dengan menggabungkan suara, cahaya, dan sentuhan melalui getaran
Hipotesisnya adalah pemacuan neuron seperti ini membantu pembuangan limbah dari otak, dan akan bagus jika memang benar
Jika ini soal cairan, bagaimana pengaruh sudut kepala saat tidur?
Ini mungkin terdengar agak mistis, tetapi saya benar-benar merasakannya
Setelah melakukan kerja mental berat, terutama membaca yang sulit, selama jangka waktu tertentu, saya merasa konsentrasi menurun dan mata terasa berat
Jika saya berhasil tidur siang singkat yang nyenyak, kadang bahkan kurang dari 15 menit, semua itu seperti tersapu bersih dan saya bisa fokus lagi
Ini analogi yang aneh, tetapi rasa leganya mirip seperti mengosongkan kandung kemih yang penuh
Dalam situasi seperti ini, rasanya tidak tidur siang akan sangat buruk bagi kesehatan dan merusak
Untungnya saya tidak kesulitan tidur di malam hari, tetapi setelah matahari terbit rasanya otak saya menolak untuk dimatikan
Sekitar sekali setiap 1~2 minggu saya baru berhasil tidur siang di akhir pagi
Saya jadi segar lagi dan siap langsung bergerak
Itu salah satu keuntungan besar kerja dari rumah
Di banyak profesi atau keterampilan yang menuntut fokus mental tinggi, para pekerjanya memang membutuhkan waktu istirahat atau punya batas performa
Contoh yang paling saya ingat adalah penerjemah simultan PBB
Mereka hanya bisa menerjemahkan percakapan real-time sekitar 45 menit, setelah itu tingkat kesalahan naik secara eksponensial akibat kelelahan mental sehingga harus digantikan penerjemah lain
Saya selalu menggambarkannya seperti gelombang kelegaan yang melewati pikiran saya
Rasanya sangat enak, dan saya bangun dengan kejernihan seolah ada beban yang terangkat dari pikiran
Saya agak bingung, bukankah sistem glimfatik sudah diketahui cukup lama?
Artikel itu secara harfiah mengatakan bahwa sistem glimfatik memang sudah diketahui, tetapi mekanisme kerjanya belum diketahui, dan penelitian kali ini justru mengungkap mekanisme tersebut
Bagian yang baru adalah cahaya dan suara 40Hz, dan sejauh ini baru dilakukan pada tikus