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睡眠可能会触发大脑有节奏的能量清洗

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每隔20秒,一波新鲜的脑脊液就会滚进睡眠中的大脑。11月1日的《科学》杂志首次描述了这些缓慢而有节奏的爆炸,这可能有助于解释为什么睡眠对大脑健康如此重要。
 
对动物的研究表明,这种被称为脑脊液的液体可以将有害蛋白质(包括那些与阿尔茨海默病有关的蛋白质)洗出大脑。新的研究结果有力地证明了在睡眠中的人也会发生类似的洗脑现象。
 
研究人员对13名健康的年轻人进行了MRI扫描,让他们进入非快速眼动睡眠。与此同时,沐鸣平台登陆线路科学家们监测了参与者大脑中不同类型的活动。电极测量了大量神经细胞的活动,功能性核磁共振测量了为这些神经细胞提供能量的含氧血液的存在。通过使用一种快速功能磁共振成像,研究小组还测量了另一种类型的活动——脑脊液在大脑中的运动。
 
该研究的合著者、波士顿大学的神经学家和工程师劳拉·刘易斯说,快速fMRI显示脑脊液有节奏地流入睡眠中的大脑,这种模式很明显,而且很大。她说:“我从来没有遇到过这么严重的问题。”“非常惊人。”
 
在非快速眼动睡眠中,血液(红色)在脑脊液(蓝色)从第四脑室流入之前流出大脑。脑脊液可能有助于清除大脑中的有害蛋白质。
 
清醒的人会有轻微的脑脊液波动,这些波动很大程度上与呼吸模式有关。相比之下,睡眠波是海啸。“我们在睡眠中看到的波要大得多,速度也快得多,”刘易斯说。
 
研究人员发现,这些脑脊液波与大脑中的其他类型的波有关。首先,神经细胞的电活动(表明非快速眼动睡眠)的慢波席卷大脑。然后,大脑血液中的氧气水平下降,代表血液流出。最后,可能是为了代替流出的血液,脑脊液波进入大脑。
 
纽约罗彻斯特大学医学中心的神经学家Maiken Nedergaard说,这项研究“巧妙地将神经科学中一些看似无关的主题联系在一起,包括睡眠、脑电波、脑脊液流动和血液流动”。
 
目前还不清楚各种波之间是如何相互联系的。刘易斯和她的同事们计划测试一个事件是否会引起其他事件。
 
在睡眠中的大脑中发现这些强大的脑脊液波,增加了它们清除大脑中有害废物的可能性(SN: 7/15/18)。Nedergaard和她的同事们发现进入老鼠大脑的脑脊液可以带走淀粉样蛋白,这是一种在老年痴呆症中积累的粘性蛋白。她的研究表明,当老鼠睡着时,更多的脑脊液进入大脑,更多的淀粉样蛋白被清除。Nedergaard说,在睡眠中的人类中发现脑脊液的流入“确实是一个重大的进展”。
 
刘易斯说,沐鸣平台登陆线路研究阿尔茨海默病患者的强脑脊液波可能揭示这种疾病的新方面。睡眠时神经细胞的慢波电活动随着年龄的增长而减少,这种减少在阿尔茨海默氏症患者中尤为严重。刘易斯说,这种下降可能意味着这些人的脑脊液波也减少了,这种缺失可能会留下更多的有毒蛋白质。