睡觉太关键了！我们“洗脑”全靠它，科学家发现睡眠时的奇特模式？

原创 学术经纬 学术经纬 2023-04-10 07:32 发表于北京

▎药明康德内容团队编辑  

夜深了，你却还拿着手机迟迟不肯睡去，看剧、购物、刷微博，手机总有无数的花花世界吸引你。不过，每当你消耗着夜晚的时间，可能就要错过大脑中一场非常重要的“洗脑”仪式了。

这种洗脑过程并非负面的思想改变，而是切切实实的一次大脑清洗，类淋巴系统会将干净的脑脊液冲进大脑，然后与富含细胞代谢废物的液体混合，随后将其带出大脑进入体循环。如此反复循环就能大大减少大脑中的垃圾含量。

这种大脑废物清除过程对维持健康大脑是必须的，废物的堆积会损伤大脑细胞并增加患阿尔茨海默病和其他大脑疾病的风险。并且一旦错过了睡眠，白天想再补回来就难了，“尽管我们不清楚其中的原因，但睡着时的洗脑效率要比清醒时候高得多，”挪威奥斯陆大学的Rune Enger教授解释称。

他和同事最近在《自然-通讯》发表的论文发现，这种废物清除效率和血管运作方式有很大联系，而睡眠时的血管会展现非常特殊的运动模式，加速废物排出。

大脑清洗与血管具有联系其实并不意外，因为废液通道就位于血管周围，因此血管的收缩或者扩展势必会影响废物的输送。借助小鼠模型，研究团队定时观察了它们清醒和睡眠时的大脑血管变化，结果他们一开始就在小鼠睡眠时看到大脑动脉会以特定模式收缩和舒张。

并且，他们还打破了过去的一种认知，即只有深度睡眠的时候大脑才会启动废物清除工作。实际上，在整个睡眠周期的不同阶段，大脑动脉都会独立地拥有对应的特殊运作模式，无论是深度睡眠、快速眼动睡眠或者短暂清醒，血管的收缩和舒张都不一样。

▲小鼠睡眠期间，软脑膜动脉的体积大小会波动变化（图片来源：参考资料[1]）

在深度睡眠时，动脉会缓慢但是大幅度的收缩和舒张，振荡幅度很大，这种模式在转向快速动眼期时发生转变，动脉会变为缓慢舒张，并且一直持续到睡眠周期结束之前，在最后阶段血管又会迅速收缩到正常体积。

如果睡觉的时候短暂清醒，动脉也会如同睡眠周期结束一样迅速收缩回原样。“睡眠周期的每个阶段都有着独特的血管节奏，”论文的第一作者Laura Bojarskaite 博士表示。

不同的动脉模式会挤压其旁边的脑脊液，如同开始提到的，脑脊液往往沿着软脑膜动脉流动，穿过血管周围空间进入大脑，收集废物后再从静脉流出。而脑脊液的通道就随着旁侧动脉的舒张或者收缩忽大忽小，其中的流体运动也会受到改变。

▲脑脊液的运输通道也会受到血管变化而改变（图片来源：参考资料[1]）

借助生物力学模型，研究者认为大脑动脉血管可以产生类似心跳产生的液体振荡运动，这种像泵一样的模式可以增强周围脑脊液和其中的溶质转运，快速动眼期的动脉舒张可能会加速脑脊液和废物的排出。

研究者指出，睡眠时废物清除肯定与白天不同，因此保持良好的睡眠周期是预防神经退行性疾病的重中之重。“这些发现或许还能有助于制定更有效的药物输送策略，帮助治疗阿尔茨海默病等疾病，” Enger教授表示。

参考资料：

[1] Laura Bojarskaite et al, Sleep cycle-dependent vascular dynamics in male mice and the predicted effects on perivascular cerebrospinal fluid flow and solute transport, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-36643-5

[2] Pulsating blood vessels wash your brain while you sleep. Retrieved April 3, 2023 from https://medicalxpress.com/news/2023-03-pulsating-blood-vessels-brain.html