睡眠时大脑可清除毒素

睡眠时大脑可清除毒素

一夜好觉确实可以使头脑清晰。一项由美国国立卫生研究院(NIH)神经疾病与脑卒中研究所(NINDS)资助的研究结果提示，睡眠使大脑中与神经退行性病变相关的有害分子得以清除。通过对小鼠进行实验，研究人员首次提出，睡眠时脑细胞之间的空隙可能增大，由此可使大脑清除清醒时产生的毒素。这项研究结果提示了睡眠在健康和疾病中的一个新作用。

负责这项研究的美国罗彻斯特大学医学院转化神经医学中心主任Maiken Nedergaard说，“睡眠改变了大脑的细胞结构，使它呈现出完全不同的状态。”

几百年来，科学家和哲学家们对人为什么要睡眠以及睡眠怎样影响大脑一直不解。直到近些年科学家才发现睡眠对存储记忆很重要。在这项研究中，Nedergaard博士和她的同事们出乎意料地发现，睡眠期间可能正是大脑清除有毒分子的时间。

这项发表在《Science》上的研究结果显示，睡眠时，一个被称为“glymphatic系统(glymphatic system)”的排水管道系统打开，脑脊液快速流经大脑。Nedergaard博士的研究小组最近发现，glymphatic系统有助于控制大脑和脊髓中脑脊液的流动。

“Nedergaard博士和她的同事们仿佛揭开了隐藏于颅骨内的网络，这个令人兴奋的研究结果使该网络在大脑功能中的潜在重要性凸显出来。”美国神经疾病与脑卒中研究所的一位研究项目负责人Roderick Corriveau说。

最初，科研人员研究此系统是将染料注入小鼠的脑脊液中，然后观察其在大脑中的流动，同时监测小鼠的脑电活动。小鼠在无意识时，即睡眠或麻醉期间，染料快速流动。相反，小鼠清醒后，染料几乎不流动。

“令人惊奇的是，小鼠清醒时流入大脑的染料竟如此之少，”Nedergaard 说，“这提示在有意识和无意识两种状态下，小鼠大脑细胞间的空隙变化很大。”

为了验证这一假设，研究人员把电极嵌入到小鼠的大脑，直接测量大脑细胞之间的空隙。结果发现，在睡眠或麻醉状态下，小鼠大脑细胞间的空隙增加了60%。

“大脑的细胞外间隙发生了一些显著变化。”纽约大学Langone医学中心教授Charles Nicholson博士说。Charles Nicholson博士是研究脑脊液动力学以及其对神经细胞信号传递影响的专家。

大脑中的神经胶质细胞通过收缩和膨胀来控制脑脊液在glymphatic系统的流动。去甲肾上腺素是一种唤醒激素，也被视为可以控制细胞体积。与使用麻醉剂一样，给清醒的小鼠用阻碍去甲肾上腺素的药物，可使其失去意识，脑脊液流动增加，细胞间隙增大，这进一步证实glymphatic系统和意识清醒之间的联系。

先前的研究提示，与神经退行性疾病相关的有毒分子堆积在大脑细胞间隙中。在这项研究中，研究人员通过给小鼠注入带标记的β-淀粉样蛋白(一种与阿尔茨海默病有关的蛋白质)来检验glymphatic系统是否控制这个过程，并测量小鼠在睡眠或清醒状态下β-淀粉样蛋白在大脑中保留的时间。结果发现，在睡眠状态下，小鼠大脑中的β-淀粉样蛋白快速消失，提示睡眠通常能将大脑中的有毒分子清除掉。

“这些结果可能对多种神经疾病有广泛的意义，”美国神经疾病与脑卒中研究所的一位研究项目负责人Jim Koenig博士说，“这意味着调节glymphatic系统的细胞也许是治疗一系列疾病的新靶标。”

这个结果也使睡眠的重要性凸显出来。“我们需要睡眠，它能清洁大脑。”Nedergaard博士说。

注：研究人员将他们在小鼠大脑中发现的这个新排污系统命名为“glymphatic system”，因为该系统的功能与淋巴系统相似，而且是由大脑神经胶质细胞形成的。国内有学者将其翻译为“类淋巴系统”。

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