想像一下小火。在廚房的角落如果您有正確的滅火器，您將能夠快速阻止它。但灑水系統會起作用並淹沒整個房子。將現有問題轉化為廣泛損害
研究人員表示，阿茲海默症患者的大腦中可能會發生類似的情況。澱粉樣斑塊是大腦中積聚的黏性蛋白質團塊，就像火一樣。小膠質細胞是大腦中的免疫細胞，其作用就像灑水器。他們的反應是保護大腦。但最終，它會使情況變得更糟。
肯塔基大學的一個團隊首次發現了這個破壞性過程。並演示如何關閉此類進程。
大腦免疫細胞與阿茲海默症睡眠不足有關
在雜誌上發表的一項研究中 阿茲海默症和癡呆症由英國醫學院生理學副教授 Shannon L.Macauley 博士和第一作者英國剛畢業的博士生 Nicholas J. Constantino 博士領導的研究人員發現，小膠質細胞是阿茲海默症動物模型中睡眠不足的關鍵驅動因素。
當研究人員使用這種藥物時，他們暫時消除了大部分這些細胞。動物每天的睡眠時間超過兩小時。研究結果指出了該疾病可能的新治療目標，麥考利稱之為「範式轉移」。
科學家先前已確定，與阿茲海默症相關的睡眠不足主要是由受損的神經細胞或澱粉樣斑塊的物理存在引起的。新的發現表明，這種破壞可能來自更廣泛的免疫反應，類似於「全屋反應」。
「基本上。我們證明，導致睡眠不足的不僅僅是異常組織或神經元，實際上是小膠質細胞，」麥考利說。 「小膠質細胞是免疫細胞，當它們對斑塊做出反應時，會引起複雜的炎症，就好像小膠質細胞整晚都在聚會一樣。並使大腦警覺。”
追蹤睡眠和大腦活動
將與阿茲海默症相關的變化與正常老化引起的變化區分開來。研究人員研究了兩組老鼠。一組在遺傳上傾向於形成澱粉樣蛋白斑塊。另一組則由正常老化的「野生型」小鼠組成。
這些動物在六個月大時接受檢查。這是斑塊開始出現的時候。再次在 18 個月大時，這是疾病更嚴重的階段。
該團隊使用了幾種先進的工具來密切監測睡眠和大腦功能的變化。老鼠戴上小型頭戴式設備來記錄腦電圖（EEG）和心電圖（EMG）。
腦電圖捕捉整個大腦網路的電活動和振盪模式。這創造了可以被認為是大腦的電指紋。肌電圖測量肌肉活動。兩種方法結合起來可以幫助研究人員準確地確定動物何時醒著。保持深度恢復性睡眠。或在夢中
正如麥考利所描述的那樣，尋找“徹夜狂歡”的免疫細胞。研究人員還使用了一種稱為光片顯微鏡的技術。這種方法使腦組織變得透明。然後使用細雷射光束。建立詳細的 3D 數位影像
這種方法使研究小組能夠看到整個大腦中的澱粉樣斑塊和免疫細胞。
小膠質細胞的暫時缺失
測試小膠質細胞是否確實會引起睡眠障礙。科學家使用了一種名為 Pexidartinib (PLX3397) 的藥物。該藥物最初是為癌症研究而開發的。並破壞小膠質細胞賴以生存的訊息傳遞路徑。
小鼠接受藥物14天后，大腦中約87%的免疫細胞被暫時清除。研究人員能夠確定當他們離開時睡眠是否有改善。
研究小組還使用了一種稱為「擬合振盪」和「超頻率」的數學方法，將大腦的電活動分為兩類：週期性活動和週期性活動。 （我們通常認為是腦電波的節律波）和非週期性活動。 （背景電噪聲）
透過比較汽車，研究人員有效地測試了大腦的引擎是否繼續以異常高的速度運行。即使動物正在休息。
從小就有的微生物斑塊會導致長期睡眠不足
麥考利稱這個結果為。 「令人震驚且出乎意料」的結果表明，斑塊積聚和睡眠障礙並沒有隨著持續減少而惡化。
「我預計，隨著斑塊負擔變得更加嚴重，睡眠問題也會變得更嚴重，」康斯坦丁說。 「在斑塊首次出現的 6 個月時，大腦皮質的睡眠和腦電圖活動就會受到干擾。儘管斑塊的數量增加了一倍多，但在 18 個月內情況並沒有變得更糟。”
該團隊將這種模式描述為天花板效應。儘管牙菌斑水平增加了一倍多，但情況仍然如此。但睡眠損失量維持不變。
結果表明，早期斑塊引起的第一波免疫活動可能足以造成睡眠問題。額外的斑塊堆積可能不會導致睡眠障礙相應增加。
阿茲海默症的目標是恢復睡眠。
該研究還有助於區分正常老化的影響和與阿茲海默症病理相關的影響。
正常老化主要會減少快速動眼 (REM) 睡眠，這是一個參與做夢和記憶鞏固的階段。相反，澱粉樣蛋白病理學選擇性地減少非快速動眼睡眠（NREM），即睡眠的深度恢復階段。
「再生性睡眠對於身體修復、學習和記憶以及日常排毒至關重要，」麥考利說。 「當阿茲海默症患者失去這個階段時，他們就失去了大腦的主要清潔迴路。這會產生一個前饋循環，可能會造成進一步的損害。”
失去這段恢復時間可能會造成危險的循環。睡眠不佳可能會降低大腦消除廢物的能力。這可能會導致進一步的損害，甚至更多的睡眠障礙。
恢復兩個多小時的睡眠
最引人注目的結果是在研究人員耗盡小膠質細胞後得出的。
當大多數大腦免疫細胞被消除時，患有阿茲海默症的老鼠每晚睡兩個多小時。恢復性 NREM 睡眠的持續時間也較長。這使他們有更好的機會進入健康的夢境睡眠，從而支持新記憶的形成。
重要的是，即使大腦中澱粉樣蛋白斑塊的數量沒有變化，這種改善仍然發生。
這些發現表明，對斑塊的發炎反應可能是導致睡眠不足的原因，而這種情況是可以逆轉的。並且可以與牙菌斑分開治療。
它也為未來的研究提出了一個重要問題：恢復人們所需的睡眠是否有助於中斷與阿茲海默症相關的中繼週期？
共享實驗室文化
這項發現是在桑德斯-布朗老化中心生理學系麥考利實驗室的研究環境中做出的。麥考利將這一進展歸功於她自己、她的學生和其他學員之間的“美妙合作”
「我喜歡那些積極主動的人。對他們的熱情感到好奇。並且總是試圖找到答案，」麥考利說。
她鼓勵團隊成員成為一名“冒險者”，並在她的辦公室裡保留了韋恩·格雷茨基的一句話：“如果你不採取行動，你就會100%投失。”
最近在英國進行博士論文答辯的康斯坦丁表示，這種氛圍讓他有信心回答跨越多個領域的挑戰性問題。
「麥考利博士也教我擁抱不確定性和失敗，將其作為科學過程的一部分，」康斯坦丁說。 “我參與的一些最有趣的研究之所以發生，是因為我們最初的假設是錯誤的。”
當實驗遇到障礙時，麥考利鼓勵團隊繼續調查而不是停止。
“跟踪信息，提出更好的問題，找出到底發生了什麼。”
該方法使研究人員能夠超越對神經元的傳統關注，並檢查小膠質細胞是否可能是潛在的治療標靶。
便攜式腦電圖可以幫助及早發現。
該研究的更廣泛目標是為阿茲海默症患者開發廉價、非侵入性的工具。目前的研究結果為未來的工作提供了幾個方向。
研究人員發現了一種腦電活動模式，該模式似乎可以區分與阿茲海默症和正常老化相關的變化。他們相信腦電圖技術最終可以成為「一種易於使用、廉價且長期的阿茲海默症生物標記」。
「便攜式腦電圖系統可以幫助我們監測人們的家庭環境，並可以篩選與阿茲海默症相關的變化。而無需進行昂貴或侵入性的測試，」麥考利說。
該設備可以讓肯塔基州的當地診所對高風險族群進行篩檢。在被要求長途跋涉前往各大醫院進行更專業的檢測之前
鎮靜小膠質細胞而不去除它們
麥考利的實驗室目前正在研究在不完全消滅細胞的情況下減少微生物過度活躍的方法。
該團隊正在研究已經使用的安全藥物。這些藥物包括糖尿病藥物二甲雙胍和抗癲癇藥物 Stripentol。研究人員希望確定這些藥物是否可以改變小膠質細胞處理能量的方式並減少其過度活躍的傾向。
透過阻止免疫細胞使大腦引擎保持在較高狀態。該團隊希望在記憶喪失變得明顯之前幾年恢復健康的睡眠並提高生活品質。
「如果我們能夠瞄準這個過程，它可能有助於提高生活品質、注意力、認知和困惑，」麥考利說。
尋找有效的解決方案首先要確定問題的根本原因和解決問題的正確工具。麥考利的團隊在這兩方面都取得了進展。
本出版物中報告的研究得到了美國國立衛生研究院國家老齡化研究所的支持，獎勵編號為 R01AG068330、R01AG093847 和 P30AG072946，並得到了國立衛生研究院國家普通醫學科學研究所的支持，獎勵編號為 P30GM12721120612721120612721120127211201272112012721年內容由作者全權負責。不一定代表美國國立衛生研究院的官方觀點。
這項工作得到了治愈阿茲海默症基金會 287,236 美元的資助。
這項工作得到了 CART 基金（阿茲海默症研究信託幣）25 萬美元的資助。
