當(dāng)人類在睡覺時(shí)，大腦可自我清潔

從古至今，睡眠的重要性被一再強(qiáng)調(diào)?？茖W(xué)家們普遍認(rèn)為，睡眠有許多不同的目的，比如鞏固記憶或者調(diào)節(jié)代謝系統(tǒng)。但是，在睡眠的原始目的這一問題上，他們各執(zhí)一詞。

還有一個(gè)問題等待解答：人在睡覺的時(shí)候大腦在做什么？不久前，一個(gè)有趣的說法出現(xiàn)了：人在睡覺時(shí)，大腦在清理廢物。

2013年10月18日，美國(guó)羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家們?cè)凇犊茖W(xué)》雜志上發(fā)表的一篇論文，對(duì)上述兩個(gè)問題給出了這樣的回答。他們提出，睡眠的基本功能是清除有毒的代謝物，大腦在整個(gè)睡眠期間一直在進(jìn)行自我清理。這是科學(xué)家們首次在分子水平上提供直接的證據(jù)，證明了睡眠的重要性。

睡眠時(shí)運(yùn)載腦脊液的“通道”拓寬

要談?wù)勥@項(xiàng)研究，可以從腦脊液說起。腦脊液是一種環(huán)繞于大腦和脊髓的透明液體，由腦室中的脈絡(luò)叢產(chǎn)生。這種液體沿著動(dòng)脈周隙流入腦內(nèi)，與腦細(xì)胞間隙之間的組織間液進(jìn)行交換，將組織間液的代謝物帶至靜脈周隙，然后排出腦外。

羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，在睡眠過程中，腦部的類淋巴系統(tǒng)幫助控制了腦脊液的流動(dòng)。這個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)充滿液體的“通道”，猶如一個(gè)微觀的下水道系統(tǒng)，運(yùn)輸含有廢物的腦脊液。

該研究團(tuán)隊(duì)以小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，訓(xùn)練小鼠放松和睡眠，并通過雙光子顯微鏡來觀察小鼠的腦活動(dòng)。

實(shí)驗(yàn)伊始，研究人員將熒光染料注入小鼠的腦脊液，并追蹤熒光染料的流動(dòng)過程。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠進(jìn)入睡眠狀態(tài)時(shí)，熒光染料迅速地流過大腦。與之相反，小鼠在清醒時(shí)，熒光染料幾乎沒有流動(dòng)。這意味著，在睡眠時(shí)，腦脊液更容易在腦內(nèi)流動(dòng)。

這一發(fā)現(xiàn)令研究人員十分驚訝，他們由此想到，這是否意味著人類在睡眠時(shí)，腦細(xì)胞之間的空間發(fā)生了改變呢？

為了驗(yàn)證這一想法，研究人員將電極插入小鼠的大腦中，以測(cè)量腦細(xì)胞之間的空間大小。結(jié)果證實(shí)，小鼠在處于睡眠或麻醉狀態(tài)時(shí)，腦細(xì)胞間隙擴(kuò)大了60%。也就是說，在睡眠時(shí)，運(yùn)載腦脊液的“通道”拓寬，腦脊液的流動(dòng)隨之更快速、更順暢了。

大腦清除“垃圾”抗疾病

那么，當(dāng)人類睡覺時(shí)，不停流動(dòng)的腦脊液又在忙些什么呢？

該研究團(tuán)隊(duì)把β淀粉樣蛋白分別注入昏睡的和清醒的小鼠的大腦。通常認(rèn)為，這種蛋白在細(xì)胞內(nèi)的異常聚集會(huì)導(dǎo)致阿爾茨海默病。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠處于睡眠狀態(tài)時(shí)，β淀粉樣蛋白會(huì)更快地消失，因?yàn)槟X脊液快速地將這些“垃圾”清洗掉了?！斑@就像一臺(tái)洗碗機(jī)?！睆氖略擁?xiàng)研究的成員之一、羅徹斯特大學(xué)神經(jīng)學(xué)專家尼德瓜德博士形象地比喻道。

如此看來，睡眠起著名副其實(shí)的“排毒”作用，阻止了有毒代謝物的積累，保護(hù)了腦細(xì)胞不受損害。