生きた人間で初めて確認された脳の老廃物除去リンパ系システム
(nih.gov)- NIHが一部支援した研究で、脳腫瘍摘出手術を受ける被験者5人を通じて、生きた人の脳でもグリンパティック・システム（glymphatic system）が機能していることが初めて確認された
- 研究チームは脳脊髄液にガドリニウム色素を注入し、MRIで移動経路を追跡して、脳脊髄液が無作為に拡散するのではなく特定の通路に沿って脳へ入ることを観察した
- MRI画像は、脳血管のそばの液体空間である**血管周囲腔（perivascular spaces）**に沿って脳脊髄液が流れ、そこから脳の機能組織へ色素が移動する様子を示した
- 結果はマウスの画像研究と一致しており、これまで剖検後のヒト脳サンプルでしか手がかりのなかった機能するグリンパティック・システムを、生きた人で確認した点が重要である
- グリンパティック・システムの損傷はアルツハイマー病や他の認知障害の発症に寄与しうるため、睡眠の質の改善のようにこのシステムを高めたり回復させたりする研究の根拠が強まった
生きた人で確認された脳脊髄液の流れ
- リンパ系は血管系よりあまり知られていないが、全身のリンパ管ネットワークを通じて血流から死んだ細胞や老廃物を除去し、感染と戦う免疫細胞の移動を助ける
- 以前はリンパ系は脳には到達しないと考えられていたが、この12年間でマウスの脳組織から脳脊髄液を含む血管システムが発見された
- これらの血管はリンパ系とつながっているように見え、脳から毒素を除去するのに役立つ可能性がある
- この脳の老廃物除去システムは**グリンパティック・システム（glymphatic system）**と呼ばれる
- 加齢に伴う損傷や物理的損傷がグリンパティック・システムに生じると、アルツハイマー病や他の認知障害の発症に寄与しうるという研究がある
- マウスではグリンパティック・システムのリアルタイムの働きが観察され、剖検後のヒト脳サンプルでも類似した血管の手がかりが見つかっていたが、生きた人で機能するグリンパティック・システムは今回の研究まで確認されていなかった
手術中の色素注入とMRI追跡
- Oregon Health & Science UniversityのJuan Piantino博士が率いる研究チームは、脳腫瘍摘出手術が必要な被験者5人を募集した
- 手術中、被験者たちは脳脊髄液にガドリニウム色素を注入され、その後MRIで色素が脳内へ移動する経路を追跡した
- 被験者1人は手術後12時間と24時間にT2/FLAIR MRIを受けた
- 残り4人は手術後24時間と48時間にT2/FLAIR画像を撮影した
- スキャンの結果、脳脊髄液は脳内で血管に沿って続く液体空間である血管周囲腔を通じて、明確な通路として流れ込んだ
- 色素がこの空間から脳の機能組織へ移動する様子も観察された
- この結果はマウスで以前に観察された画像結果と一致する
- Piantinoは、脳脊髄液は水に浸したスポンジのように無作為に脳へ入るのではなく、これらの通路を通って移動すると説明した
- 研究結果は2024年10月7日にProceedings of the National Academy of Sciencesに掲載された
- The perivascular space is a conduit for cerebrospinal fluid flow in humans: A proof-of-principle report.: ヒトにおいて血管周囲腔が脳脊髄液流の通路であることを示す概念実証報告
- 他の研究では、グリンパティック・システムは睡眠中に最も活発になる可能性が示唆されており、今回の結果は、アルツハイマー病や他の認知症リスクがある人において睡眠の質の改善のようなグリンパティック機能の強化・回復への取り組みが重要であることを裏づけている
1件のコメント
Hacker News のコメント
覚醒状態でも特定の画像パターンでこのプロセスを誘導でき、MRIで確認した論文がいくつかある [1]。NIHの確認は科学の進展に追いついていないほうで、独立研究のほうがかなり先を行っていると思う。
昨年この論文を見て、論文で使われていたパラメータでごく単純なページを実装した [2]。
グリンパティック排出が低下している、または起きない複数の疾患モデルがあり、こうした人たちには脳を空にする治療が必要に見え、このような画像ルーチンが役立つようだ。推奨回数だけこのパターンを見るのを非常につらく感じる人が多く、脳に効いている感じはするが説明しにくく、少しぼんやりする感覚がある。周期が回るにつれて画像が変化しているように見える視覚的な錯覚のような感覚もある。最初は頭を一発殴られたように感じるかもしれない。
これは自分が調べている疾患研究の一側面なので興味深く、Long CovidやME/CFSとも関係している。
[1] https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/jou...
[2] https://www.paulkeeble.co.uk/posts/cff/
これらのバージョンは、点滅後のクールダウン用に追加のオフ区間で終わる。論文では120Hzだったが、ここでは40Hzの点滅を試していないので、24Hzのフレームレートでも問題ないと思う。圧縮のせいで線の端に影響があるかもしれないが、ダウンロードは可能。
8Hz版 - https://vimeo.com/1023278230/8ad6db6234
12Hz版 - https://vimeo.com/1023275135/378186db55
ここでの問いは、こうした刺激とその結果である脳脊髄液の流れが実際に有益なのかどうかだ。活動を急激に上げて、神経スパイクで生じた老廃物の蓄積に対して反動的な清掃の試みが起きているのか、それとも脳マッサージのように爽快な脳脊髄液の排出をもたらしているのかは分からない。
健康を改善する活動ではないかもしれないと疑っている。全身遠心分離機で6Gをかければ脳脊髄液はもっと流れるかもしれないが、それも健康に良いとは思えない。
手動で引き起こすときのほうが強く、背骨を下って流れ、最終的には弱い信号が四肢まで届くような感覚がある。もしかすると、そのため脳脊髄液ではないのかもしれない。奇妙なことに、その後はより明晰に考えられるように思えるが、脳は自分自身を判断するのが非常に苦手なので、実際の効果というより錯覚である可能性のほうが高い。こういう感覚を脳で手動で引き起こせる人はいる？
「これがマウスに存在する」から「人間にも実際に存在し、痕跡器官ではない」まで来るのに12年かかったというのは、かなり長く感じる。
人々は造影剤を使った脳MRIをいつも撮っているのに、なぜこれが一度も見つからなかったのだろう？誰も探していなかったからなのか？それとも遅いメカニズムだからなのか？
第二に、神経科学コミュニティのかなりの部分は、マウスモデルで得られた一部の発見が人間にも働くと仮定してきた。簡単には証明できないため、人々は高度なイメージング技術のような次善のツールを使い、その可能性が非常に高いことを示してきた。追加の証拠にとどまらず、こうした研究は、頭を開けずに生体内プロセスを推定する次善のツールが実際にどれほど近いのかを正確に見極め始める助けになる。
この手順がまず人間に安全だと確認される必要があったのだと思う。また、すでに特定の種類の脳手術を受けている被験者も必要だった。
「他の研究では、グリンパティック系は睡眠中に最も活発になる可能性があると示唆されている。」
それだけでなく、正しい睡眠姿勢もここでは関係している。科学者の名前は覚えていないが、霊長類と自然な睡眠姿勢を研究していて、まさにその姿勢が蓄積した脳の老廃物を洗い流すために脳脊髄液の通路を開くのだと言っていた。
興味深い。周波数-反応仮説とは何だろう？リンパ排液は、システムに問題があるのでなければ毎日やりたいものではなさそうだ。
科学がどれほど遅く、情報配布の仕組みがどれほど断片化しているかを本当によく示している。