脳を洗う仕組みは夜だけ動くのか？

私たちの脳は、

毎日せっせと老廃物を出しています。

考えごとをしたり、記憶を整理したり、

感覚を処理したり——そうした活動のたびに、

脳の細胞はいわば「ゴミ」を出します。

アルツハイマー病の原因のひとつとされる

「アミロイドβ」も、

こうした老廃物の一種と考えられています。

ところが困ったことに、脳本体には、

体の他の部分にあるような「リンパ系」がありません。

リンパ系というのは、

体の隅々に張り巡らされた排水システムのようなもので、

老廃物を回収して処理する仕組みです。

腕にも脚にも内臓にもあるのに、

なぜか脳本体にこれがない。

では脳はいつ、

どうやって掃除しているのでしょうか？

近年の研究で、

脳に独自の洗浄メカニズム

（グリンパティック・システム）が

あることがわかってきました。

脳の周囲を満たしている

「脳脊髄液」という透明な液体が、

血管に沿って脳内に流れ込み、

老廃物を押し流して外に出す

いわば脳専用の下水道です。

そしてこのシステムが最も活発に働くのは、

睡眠中だということもわかっていました。

「よく寝ると頭がスッキリする」のは、

睡眠中に脳が文字どおり

洗われていたからだったわけです。

しかし、

起きている間の脳はどうなっているでしょうか？

ここで研究者たちを悩ませていた謎がありました。

覚醒中の動物に目印となる物質（トレーサー）を

脳脊髄液に注入しても、

それが脳の表面部分（皮質）に入り込まないのです。

つまり、

起きている間は脳の洗浄システムがうまく

動いていないように見えたのです。

寝ているときだけ洗われて、

起きている間は放置なのでしょうか？

そこで今回研究チームは、

起きているマウスの脳に特殊な

顕微鏡（2光子顕微鏡）を向けました。

生きた組織の内部を細胞単位で

リアルタイムに観察できる、

強力な道具です。

すると驚くべきことに、

マウスの脳は頭蓋骨の中で数マイクロメートル

（0.001ミリ程度のわずかな距離）だけ、

確かに動いていました。

「そんな微妙な動き、

誤差じゃないの？」と思うかもしれません。

実はこれまでも、

脳がほんの少し動くこと自体は知られていました。

ただ多くの研究者は、

それを「心臓のドクン、ドクン」や「呼吸のスーハー」が

頭蓋内に伝わった副産物だとみなしてきました。

ところが今回のチームが詳しく観察すると、

脳の動きは心拍とも呼吸ともタイミングが合っていません。

代わりに重なっていたのは──

マウスが歩いているタイミングだったのです。

ただ完全一致というわけでもありませんでした。

脳の動きが歩き出す直前に始まっていたのです。

つまり、

マウスがまだ一歩も踏み出していない段階で、

すでに脳の内部では何かが起きていたわけです。

腹筋の動きがなぜ脳に届くのか？

腹筋の動きがなぜ脳に届くのか？ /

椎骨静脈叢(VVP)の解剖学的構造。

マイクロCTでマウスの骨格(金色)と

血管(赤)を立体的に再構築した結果です。

そこで研究チームは、

ある仮説を立てました。

「歩く前に必ず動かしているもの──

それは、体幹を支える腹筋ではないか？」

私たちは立ち上がるとき、

歩き出すとき、椅子から腰を浮かせるとき、

無意識に腹筋にギュッと力を入れています。

赤ちゃんが歩き始めるときから自然に身についている、

姿勢を安定させるための反射のようなものです。

チームはマウスの腹筋に小さな電極を埋め込み、

筋肉の電気活動と脳の動きを同時に記録しました。

結果は、衝撃的でした。

腹筋がピクッと収縮した瞬間、

脳がスッと前方にずれていたのです。

しかも歩行が始まるよりも先に、

まず腹筋が動き、

それに連動して脳が動いていました。

さらに念押しのテストとして、

軽く麻酔したマウスのお腹に、

外から軽くプレスをかけてみました。

すると──これだけで脳がやはり動いたのです。

驚くべきは、その圧力の弱さでした。

研究者によれば、

人間が血圧計のカフで腕を締められる時の

感覚よりも穏やかな圧でしたが、

それでも脳は動いたといいます。

お腹をちょっと押すだけで、

頭の中の脳が反応する。

そんな身も蓋もない話が、

本当に起きていたわけです。

ここで素朴な疑問が湧いてきます。

お腹と頭は、けっこう離れています。

腹筋がギュッと縮んだ力が、

どうやって遠く離れた頭蓋骨の中の

脳まで届くのでしょうか？

鍵を握っていたのは、

背骨の中を走る静脈の集まり、

その名も椎骨静脈叢というネットワークでした。

ふだんあまり注目されないこの静脈は、

なんと弁がないという特徴を持っています。

一般的な静脈には、

血液が逆流しないように一方通行の

弁がついていますが、

椎骨静脈叢にはそれがない。

つまり血液が両方向に流れる

「ゆるい配管」になっているのです。

研究チームはマウスの血管に造影剤を流して

高解像度のCT（マイクロCT）で撮影し、

これまで確認されていなかったマウスの

椎骨静脈叢を画像でとらえました。

さらに腰から尻尾の付け根あたりの背骨には、

お腹側の血管と脊柱内部をつなぐ

小さな穴まで開いていました

(胸の高さの背骨にはこの穴がない、というのもポイントです)。

仕組みを整理するとこうなります。

「腹筋が縮む → お腹の中の圧力が上がる →

腰の穴から血液が脊柱内部に押し込まれる →

脊髄を取り囲む脳脊髄液が押し上げられる →

その圧力が頭蓋骨内に届き、

脳が前方へスッと滑る」

 

 

責任著者のドリュー教授は、

これを「油圧システム」と表現しました。

腹筋がポンプ、椎骨静脈叢が配管、

その中を流れる血液が作動油です。

お腹の血液が背骨の中に押し出されると、

その圧力が脳脊髄液を介して脳に伝わるという仕組みです。

シンプルですが、

意外に強力なメカ仕掛けが、

私たちの体内には組み込まれていたのです。

もしかするとトイレのあと頭がスッキリする感覚にも、

腹筋と脳を繋ぐ関係が根拠にあったのかもしれません。

しかし根本的な「なぜ」には届いていません。