- Dalam eksperimen pada tikus, dipastikan bahwa kontraksi teratur pembuluh darah otak selama tidur non-REM menjadi penggerak utama yang mendorong cairan serebrospinal untuk membilas limbah kimia yang menumpuk saat terjaga
- Denyut ini terkait dengan pelepasan berkala norepinefrin, yang secara kimia hampir sama dengan adrenalin, dan pada otak tikus kadarnya mencapai puncak kira-kira setiap 50 detik
- Alih-alih anestesi, para peneliti menanamkan elektroda dan filamen serat optik pada tikus, lalu melacak volume darah, aktivitas listrik, zat kimia, dan aliran cairan serebrospinal berpenanda fluoresen saat tikus tertidur secara alami
- Obat tidur zolpidem (Ambien) mengurangi osilasi norepinefrin dan penetrasi cairan serebrospinal, tetapi hasil ini saja belum cukup untuk menyarankan penghentian penggunaan dan tetap memerlukan studi pada manusia
- Studi terbaru menunjukkan manusia juga mengalami osilasi pelepasan norepinefrin dan denyut pembuluh darah saat tidur, sehingga mekanisme pompa yang sama mungkin juga bekerja pada otak manusia
Denyut pembuluh darah yang mendorong aliran cairan serebrospinal
- Tidur telah lama dianggap sebagai waktu ketika cairan yang mengalir di dalam otak membilas limbah kimia yang terakumulasi saat terjaga, tetapi apa yang mendorong sirkulasi ini masih belum pasti
- Studi pada tikus yang dipublikasikan di Cell menambah bukti bahwa kontraksi teratur pembuluh darah otak mendorong aliran tersebut
- Penelitian terkait: regular contractions of blood vessels in the brain
- Kontraksi pembuluh darah dipicu oleh pelepasan berkala norepinefrin, yang secara kimia hampir sama dengan adrenalin
- Obat tidur zolpidem mengganggu osilasi pembuluh darah dan aliran cairan yang didorong olehnya, sehingga berpotensi melemahkan fungsi pembersihan otak
Sistem glimfatik dan perdebatan yang masih tersisa
- Otak tidak memiliki pembuluh limfatik yang mengumpulkan dan memindahkan cairan seperti di bagian tubuh lainnya
- Pada 2012, tim peneliti Maiken Nedergaard mengidentifikasi sistem pembuangan alternatif di mana cairan serebrospinal meresap ke dalam otak mengikuti saluran kecil di sekitar pembuluh darah, lalu menyapu limbah metabolik dan molekul yang tidak diinginkan
- Sistem ini disebut sistem glimfatik (glymphatic system)
- Penelitian terkait: alternative drainage system
- Tim yang sama menilai bahwa aliran cairan sistem glimfatik meningkat selama tidur
- Kelompok Nedergaard dan studi-studi lain menilai bahwa pembersihan glimfatik yang kuat bermanfaat, dan bahwa sirkulasi ini melemah pada penyakit Alzheimer serta penyakit neurodegeneratif lainnya
- Namun, sebagian peneliti telah mempertanyakan beberapa bagian dari gambaran ini, dan studi tahun 2024 menyatakan bahwa pembuangan limbah bisa lebih cepat saat terjaga daripada saat tidur
Otak tikus yang diamati dalam kondisi tidur alami
- Dalam penelitian sistem glimfatik pada tikus, anestesi biasanya sering digunakan, tetapi kondisi anestesi sangat berbeda dari tidur alami
- Untuk menghindari masalah ini, para peneliti menanamkan elektroda dan filamen serat optik ke tikus melalui pembedahan
- Tikus tetap dapat tertidur normal meski terhubung ke kabel
- Volume darah, aktivitas listrik, dan kadar zat kimia dilacak secara bersamaan
- Cahaya dikirim melalui serat optik untuk mengaktifkan kelompok neuron tertentu
- Studi sebelumnya menunjukkan bahwa kadar norepinefrin di otak tikus berubah secara ritmis dan mencapai puncak sekitar setiap 50 detik
- Dalam eksperimen baru, selama tidur non-REM volume darah otak juga berosilasi, dan mengikuti perubahan norepinefrin dengan keterlambatan lebih dari 0,5 detik
- Hubungan ini tidak sekuat saat tidur non-REM ketika hewan terjaga maupun pada tahap tidur REM saat memori dikonsolidasikan
Bagaimana kontraksi pembuluh darah mendorong cairan serebrospinal
- Para peneliti menyuntikkan molekul fluoresen ke tikus untuk melacak aliran cairan serebrospinal, dan memastikan bahwa kadarnya juga berubah bersama kadar norepinefrin selama tidur non-REM
- Untuk melihat apakah denyut pembuluh darah benar-benar mendorong aliran glimfatik, mereka menstimulasi wilayah otak yang menghasilkan norepinefrin
- Dengan stimulasi buatan, siklus denyut dipercepat dari sekitar sekali setiap 50 detik menjadi sekali setiap 10 detik
- Cairan serebrospinal berpenanda menembus lebih dalam ke area dekat lokasi produksi norepinefrin
- Di dalam otak yang terkungkung dalam tengkorak, kontraksi dan relaksasi pembuluh darah bekerja seperti pompa
- Setelah denyut norepinefrin, pembuluh darah menyempit dan cairan serebrospinal masuk untuk mengisi ruang yang terbentuk
- Saat pembuluh darah relaks, cairan serebrospinal terdorong maju
- Norepinefrin mungkin bukan satu-satunya faktor, tetapi dipastikan sebagai penggerak penting aliran glimfatik selama tidur non-REM
Hasil zolpidem dan perlunya studi pada manusia
- Berdasarkan studi sebelumnya bahwa zolpidem dapat mengubah aktivitas otak saat tidur dan memengaruhi durasi tahap tidur, para peneliti menguji efek obat ini pada tikus
- Zolpidem mengurangi osilasi norepinefrin dan juga menurunkan tingkat penetrasi cairan serebrospinal ke dalam otak
- Obat ini adalah obat tidur yang banyak digunakan, tetapi hasil studi pada tikus saja tidak berarti orang harus berhenti menggunakannya
- Laura Lewis menilai bahwa mempelajari obat ini dalam studi pada manusia harus menjadi prioritas untuk memastikan apakah efek samping terhadap pembersihan otak juga terjadi pada manusia
- Studi terbaru mengusulkan bahwa manusia, seperti tikus, juga menunjukkan osilasi pelepasan norepinefrin dan denyut pembuluh darah saat tidur, sehingga mekanisme pompa yang sama mungkin bekerja pada otak manusia
1 komentar
Pendapat Hacker News
Jika studi tahun 2024 mengatakan bahwa pembuangan limbah lebih cepat saat terjaga daripada saat tidur, berarti cerita ini menyimpan ambiguitas yang cukup besar
Banyak temuan sebenarnya lebih dekat ke “eh, aneh juga. Perlu dilihat lagi”
Dari jauh tampak seperti ada konsensus besar, tetapi kalau dilihat dari dekat jauh lebih terpecah, dan belakangan ahli saraf dianggap seperti ilmuwan super untuk perilaku manusia, sampai-sampai semua buku pengembangan diri menjadi “berbasis neurosains”, sehingga terlihat lebih pasti daripada kenyataannya
https://www.thetransmitter.org/glymphatic-system/new-method-...
Ia mengatakan makalah baru itu salah menggunakan beberapa teknik, dan untuk eksperimen yang menyuntikkan langsung ke otak, dibutuhkan lebih banyak kontrol untuk memeriksa bekas luka glia serta memverifikasi apakah pewarna benar-benar mencapai jaringan
Setelah injeksi, kanula harus di-clamp selama 30 menit untuk mencegah aliran balik, dan kelompok tidur pun bukan tidur alami melainkan model tidur pemulihan setelah deprivasi tidur 5 jam, sehingga ia menilai itu “menyesatkan”
Selain itu, pengukuran hanya di dalam otak tidak dapat membuktikan pembersihan otak, dan ia memakai analogi “memindahkan tong sampah dari dapur ke garasi tidak membuat rumah menjadi bersih”
Ia mengatakan tidak ada jalur glinfatik yang membawa cairan dari bagian otak dalam di titik injeksi ke korteks frontal tempat pengukuran optik dilakukan, dan kemungkinan besar kedua area itu dipisahkan oleh substansia alba, sambil bertanya “mengapa limbah akan pergi ke sana?”
Sekalipun pembuangan limbah lebih cepat saat terjaga, produksi limbah bisa saja lebih lambat
Sebagian tujuan tidur dan rasa lelah mungkin adalah ketika konsentrasi limbah mencapai ambang tertentu, tubuh berhenti dengan mengatakan “sekarang jangan menghasilkan limbah metabolik sebanyak ini lagi”
Pembuangan limbah pada malam hari masih bisa sangat penting, dan kita juga belum tahu secara komprehensif limbah itu persis terdiri dari apa
Adanya sistem tidur yang terpisah menyiratkan bahwa sistem itu melakukan sesuatu
Otak benar-benar sistem dengan ketersediaan layanan yang buruk
Rata-rata setelah berjalan hanya 16 jam, ia harus offline selama 8 jam untuk pekerjaan pemeliharaan seperti “scrub”, “garbage collect”, “trim”, “fsck”
Otak sudah membesar sampai batas yang masih memungkinkan persalinan, dan meski hanya 2% dari berat badan, ia memakai 20% energi
Saat aktif, ia harus beroperasi pada performa puncak, sehingga pekerjaan “scrub” latar belakang yang berjalan 24 jam akan menuntut lebih banyak energi dan pembuangan panas, atau menuntut area yang lebih besar untuk redundansi seperti lumba-lumba yang tidur dengan satu hemisfer bergantian
Alternatifnya adalah menurunkan kecepatan pemrosesan agar pekerjaan seperti itu selalu berlangsung, dan siklus siang/malam juga mungkin memberi tekanan untuk memilih cara ini
Sampai belum lama ini, tidak banyak hal yang bisa dilakukan dengan aman pada malam hari
Otak sungguhan harus berhalusinasi keras selama kira-kira 8 jam agar setelah 16 jam kerja nyata tetap bisa terus memberi kontribusi tingkat tinggi kepada masyarakat
Rasanya bukan seperti menelusuri satu per satu badak, kuda nil, mobil, truk, dan tampaknya tidak perlu mengobrak-abrik apa pun
Tentu saja di pinggiran memori atau pemahaman kita sering tersesat, tetapi semuanya bisa saja bekerja seperti itu
Namun beberapa hal memungkinkan recall yang hampir otomatis dan seketika
Sepanjang sebagian besar sejarah evolusi, terjaga pada malam hari tidak ekonomis, dan dorongan kuat untuk tidur mungkin terutama muncul karena penghematan energi
Jika demikian, proses-proses lain bisa saja berevolusi menyesuaikan diri dengan waktu tidur sebagai bentuk optimisasi, tetapi jika kendala evolusionernya berbeda, proses-proses itu mungkin juga berlangsung saat terjaga
Asalkan para penganut supremasi karbon tidak merusaknya, AI sedang menuju sesuatu yang menyediakan SLA lebih baik, dan pada akhirnya kita akan bisa memensiunkan sistem legacy yang menyebalkan ini tanpa gangguan kerja
Sedikit lebih dari setahun lalu, sleep hygiene saya berantakan, dan sekarang pun kalau kadang terbangun sekitar pukul 2 dini hari, sulit untuk kembali ke kondisi istirahat
Saya membeli smartwatch Garmin sederhana untuk melacak tidur; saya memilihnya karena ini salah satu dari sedikit produk di kategori ini yang menjaga privasi dan tidak memerlukan koneksi internet
Setelah memperbaiki tidur secara perlahan dan sistematis, rasanya seperti menjadi orang yang sama sekali berbeda
Mematikan filter blue light di layar berdampak besar, dan hari kerja yang panjang juga berdampak besar
Saya perlu banyak mengonsumsi magnesium, berjalan di luar ruangan sekitar 20 menit sehari, dan makan malam sebelum pukul 4 sore
Mungkin ada banyak faktor kecil yang saya lupakan, tetapi berapa banyak dari kita yang sebenarnya hanya berada dalam kondisi kelelahan kronis?
Aktivitas tampaknya punya kebiasaan melahirkan aktivitas, jadi jawabannya mungkin lebih dekat ke “harus memperbaiki kebiasaan beraktivitas” daripada “harus memperbaiki kebiasaan tidur”
Menyadari sesuatu juga merupakan titik yang berisiko
Banyak hal yang dilakukan tubuh saat tidur didasarkan pada ekspektasi yang dipelajari, sama besarnya dengan faktor nyata
Seperti fenomena “terbangun sebelum alarm berbunyi”, efeknya cukup kuat hingga tetap bekerja meski waktu alarm berubah
Jadi tubuh mungkin telah mempelajari sinyal tertentu sebagai petunjuk untuk mulai tidur, dan sekarang mungkin tubuh sudah menjadi tubuh yang harus menyalakan filter blue light
Bahkan jika sebenarnya filter itu tidak melakukan apa pun secara aktif
Saya juga selama 5–6 tahun terakhir bergulat dengan masalah tidur: terbangun di tengah malam dengan rasa terjaga yang aneh, dan setelah banyak trial and error, kualitas tidur saya membaik
Tiga tahun lalu saya menyadari gejala sleep apnea dan pergi ke klinik tidur; saya bersyukur mendapat diagnosis dan resep CPAP, tetapi keseluruhan pengalamannya mengecewakan
Saat kontrol lanjutan, ketika saya mengatakan masih terbangun pada malam hari dengan rasa stres, mereka menanggapinya seadanya dan menyarankan terapi herbal; belakangan saya tahu tekanan yang diresepkan ternyata sangat tidak masuk akal rendahnya
Setelah dua tahun trial and error, saya menemukan tekanan yang cocok untuk saya, hampir dua kali lipat dari resepnya
Faktor seperti stres/pekerjaan, berjalan di luar ruangan, stretching, foam rolling, makan malam lebih awal, dan hanya minum secangkir kopi pertama pada pagi hari juga sangat berpengaruh
Isi makan malam juga berpengaruh anehnya besar; kacang-kacangan paling baik, mungkin ada kaitannya dengan gula darah tengah malam
Dokter menyarankan olahraga, tetapi belakangan ini olahraga intensitas sedang seperti bersepeda saja membuat kualitas tidur saya hancur selama beberapa hari
Sepuluh tahun lalu saya rutin ke gym dan merasa bahagia, tetapi sekarang tampaknya itu menjadi stres fisiologis yang terlalu besar
Salah satu temuan besar adalah bahwa saya cukup tinggi sensitivitas kafein-nya, tetapi saya tetap bisa tidur kalau minum kopi hanya pada pagi hari
Saya tidak menganggap filter blue light itu sendiri punya efek besar, tetapi ada pengecualian
Layar laptop menjadi jauh lebih redup sehingga tidak mengganggu, sementara cahaya kebiruan dari layar desktop tampaknya lebih berdampak
Namun menurut saya aktivitas otak yang mencari stimulasi dari layar itu sendiri sangat memengaruhi tidur
Lebih baik mematikan layar sepenuhnya dan menenangkan diri, atau melakukan sesuatu yang benar-benar membantu bersiap untuk tidur
Hasilnya, dari kondisi hampir ingin bunuh diri, rumination tanpa henti, dan cluster headache yang makin menjadi kronis, saya bisa sampai seperti Tony Robbins yang memberi pidato motivasi
Tiap orang berbeda dan hasilnya berbeda, tetapi mengubah pola makan secara besar-besaran dan melewati rasa lapar sekali sehari bisa mengubah kondisi yang dirasakan secara dramatis
Nedergaard adalah kepala laboratorium yang sejak 2012 memimpin temuan-temuan kunci tentang efek ini, dan saya rasa ia akan mendapat Hadiah Nobel untuk lini riset ini
Ketika saya menjalani program doktor ilmu saraf kognitif 20 tahun lalu, kami tahu tiga defisit besar akibat kurang tidur, yaitu penurunan metrik performa harian, peningkatan risiko kesehatan mental, dan peningkatan risiko penurunan kognitif, tetapi belum bisa menghubungkannya dengan mekanisme
Sistem saraf glimfatik, seperti teori ilmiah yang hebat, menyatukan temuan-temuan yang tersebar di bawah satu mekanisme bersama
Tidak cukup tidur mirip dengan tidak cukup sering menjalankan mesin pencuci piring atau mesin cuci, sehingga residu menumpuk
Sebagai tambahan untuk para orang tua, rekomendasi tidur anak adalah 10–12 jam per malam untuk usia 6–12 tahun, dan 8–10 jam per malam untuk usia 13–18 tahun
Pasien mengeluhkan tidur yang tidak menyegarkan dan brain fog; jika limbah tidak cukup tersapu keluar karena perfusi yang kurang, gejala seperti itu bisa muncul
Yang mencolok, Ambien mengganggu osilasi norepinefrin yang merupakan bagian dari proses ini
Saya diresepkan Zopiclone, yang mirip dengan Zolpidem pada Ambien, dan keesokan harinya rasanya seperti mengalami kerusakan otak
Kadang itu terjadi bahkan setelah malam pertama, dan selalu terjadi jika diminum dua hari berturut-turut; rasanya menakutkan
Saya membaca makalah “Pharmacokinetic and Pharmacodynamic Interactions Between Zolpidem and Caffeine”
https://www.researchgate.net/profile/Roberta-Cysneiros/publi...
Saya memahaminya sebagai hasil yang menunjukkan bahwa sejumlah besar kafein mengimbangi “sebagian, tetapi tidak semua” efek kognitif Zolpidem, dan karena kedua obat Z itu mirip, saya mencoba mengombinasikan Zopiclone dalam dosis sangat kecil dengan sedikit kopi
Saya minum 2–3 mg, sementara satu tablet berisi 7,5 mg
Hasilnya, saya bisa tidur dan keesokan harinya tidak merasa otak saya hancur; ritme gagal yang terkait stres, yaitu terbangun tepat pukul 5:30, juga tampaknya terputus
Jadi menurut saya kombinasi ini tampaknya memperbaiki masalahnya, mungkin karena kafein mengimbangi gangguan osilasi norepinefrin yang disebutkan tadi
Saya mengenal orang-orang di sekitar saya yang menjadi sangat bergantung padanya untuk bisa tidur, dan ada juga efek samping yang aneh
Salah satunya adalah sleepwalking tanpa ingatan sama sekali; bukan sekadar berjalan ke dapur, tetapi tipe sleepwalking sampai masuk ke mobil
https://hn.algolia.com/?query=magnesium%20sleep&type=comment
Aktivitas sistem glimfatik paling besar pada gelombang lambat di tidur dalam N3
Gelombang lambat adalah penembakan neuron yang tersinkronisasi, dan terlihat ketika sistem glimfatik memompa aliran darah otak ke seluruh otak
Selama 5 tahun terakhir kami mengembangkan stimulasi auditori bertarget fase untuk meningkatkan aktivitas gelombang lambat, dan ini sudah menunjukkan respons positif pada respons amiloid, memori, serta beberapa biomarker
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38163288/
Untuk yang tertarik, kami menautkan lebih banyak riset terkait di situs web - https://affectablesleep.com/research
Untuk memastikan, bukankah kita memang sudah tahu bahwa sesuatu itu terbilas keluar?
Apakah yang dibahas di sini adalah mekanisme spesifik bahwa pembuluh darah berkontraksi sehingga memicu pembersihan itu?
Namun jika kesimpulannya dibuat lebih terbatas, studi ini dilakukan pada tikus, jadi masih terlalu dini untuk mengatakan otak manusia bekerja dengan cara yang sama
Struktur anatomi mamalia sering kali mirip antarspesies, tetapi perbedaan dengan cara yang tak terduga juga sama seringnya ditemukan
Mungkin ini gagasan yang gegabah, tetapi mungkinkah efek yang sama dibuat atau diperkuat dengan perangkat eksternal?
Jika tikus yang terjaga diberi norepinefrin secara ritmis, apakah itu bisa menghasilkan pergerakan cairan serebrospinal yang sama? Apakah tikus akan tertidur lebih lambat setelah intervensi seperti itu?
Bisakah cairan serebrospinal dipompa langsung dengan lebih cepat? Jika bersedia memasang perangkat mekanis lewat operasi, bisakah kita mendapatkan tidur yang cepat dan lebih menyegarkan hanya dengan menekan tombol?
Jika efisiensi pembersihan sebagian bergantung pada komposisi cairan serebrospinal, bisakah kita melihat apa yang “terbilas keluar” lalu menambahkan zat ke cairan serebrospinal agar benda-benda itu lebih mudah larut?
“Membersihkan” otak hanyalah salah satunya
Mencari tombol mudah untuk mengakali kebutuhan tidur tampaknya sama kecil kemungkinannya dengan mencari pil keabadian
Saya sangat tidak suka riset medis semacam ini: menanamkan elektroda dan filamen serat optik lewat operasi pada tikus, membuat mereka tetap bisa tidur normal meski terikat kabel, lalu melacak volume darah, aktivitas listrik, kadar bahan kimia, dan mengaktifkan kelompok neuron tertentu dengan serat optik
Ini kebiadaban yang mengerikan
Jika hasilnya cukup penting untuk melakukan aktivitas seperti ini, maka seharusnya cukup penting juga bagi manusia untuk menjadi subjek secara sukarela
Jika tidak ada yang mau menjadi sukarelawan, berarti pada akhirnya hal itu tidak sepenting itu, jadi spesies lain harus dikeluarkan
Saya sungguh sulit memahami argumen moral tersebut