睡眠的秘密:大脑夜间自我清洁机制揭秘

罗切斯特大学的研究人员揭示,睡眠不仅仅是恢复能量的过程,它还启动了大脑的废物清除系统,对长期大脑健康至关重要。

从进化的角度来看,睡觉似乎是个糟糕的策略:每晚我们都会自愿放弃意识、行动能力和警觉性,使自己暴露于捕食者和环境风险之中。然而,睡眠几乎普遍存在于动物界,并且不可避免。

在罗切斯特大学,科学家们发现,睡眠并非一种被动状态,而是大脑执行关键自我清洁任务的时刻。

2012年,神经科学家Maiken Nedergaard及其团队发现了一个此前未知的网络——淋巴系统,它能够清除大脑中的有毒废物。该系统通过脑脊液冲洗β-淀粉样蛋白和Tau蛋白,这些蛋白与阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病密切相关。

这一清洁过程在深度非快速眼动睡眠阶段最为活跃。睡眠时,脑细胞微妙收缩,为脑组织液体流动创造空间,使淋巴系统协调脑电波、血流和脑脊液运动,从而形成夜间大脑自我维护循环。

这一发现彻底改变了科学界对睡眠的重要性认识。睡眠不仅是休息时间,它是一个积极的、必不可少的生物过程,支持记忆、认知能力和长期神经韧性。如果睡眠被打断,大脑健康会受到影响。

这一系统的发现为全球科学家开辟了新的研究方向。研究人员逐渐认识到,并非所有睡眠都是一样的。罗切斯特大学团队专注于研究睡眠紊乱、昼夜节律问题、衰老、高血压和创伤性脑损伤如何影响淋巴功能,并降低大脑排除废物的效率。

在实验室研究中,Nedergaard团队发现常用的助眠药唑吡坦(Ambien)会抑制小鼠的淋巴活动,表明某些镇静剂可能干扰大脑自然的清洁机制。这凸显了保持健康睡眠结构的重要性,而不仅仅是保证睡眠时长。

基于这些发现,科学家们正在探索如何恢复或增强淋巴功能。与哈吉姆工程与应用科学学院工程师的合作表明,通过刺激淋巴管收缩,可以恢复动物模型中因年龄导致的脑液清除率下降。Nedergaard还在哥本哈根大学设有实验室,将欧洲科学家和合作团队与这项研究联系起来。

“为什么我们会睡觉”的问题已经不再仅是哲学思考,而成为生物学、流体动力学和大脑健康研究的重要议题。在联邦重大资助和全球合作的支持下,这项研究为治疗和预防神经系统疾病、改善药物输送,以及设计支持终身大脑健康的睡眠干预措施开辟了新途径。

尽管这项研究具有全球影响力和临床前景,它的意义最终是个人化的。每晚,当意识消退、世界静止时,我们的大脑开始默默工作——清理废物、保护自己,并为迎接新的挑战做准备。

本文译自:rochester,由olaola编辑发布

封面图片:unsplash/Pawel Czerwinski