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夜深人静,大脑偷偷开始“洗澡”,却被科学家拍了照

【夜深人静,在你洗洗睡着的时候,大脑偷偷的开始了自我清洗,之后你可能还会做一个美梦】

宏观和微观是相对的平行世界,但却有着类似的规律和运作方式。从微观可以看到宏观的影子,从宏观也可以找到微观的方法。

似乎一切都是在有规律有节奏的进行着:有的白天工作晚上休息,有的白天休息晚上工作。

夜深人静,成了夜班的主场。在可见的宏观世界里,马路上不再车水马龙,在微亮的路灯下洒水车开始了路面的清洗工作。

与此同时,在微观的体内也进行一场看不见的,但更高级的自动清洗。

近来,波士顿大学生物工程学助理教授Laura Lewis博士所在的研究团队,拍下了睡眠中大脑自我清洗的过程。

该研究团队选了13名23至33岁之间的受试者,让他们戴上脑电图帽躺在BMI仪器内睡觉。但要在嘈杂的环境中打瞌睡并非易事,但实验还是成功了。脑电图清楚得显示了受试者在不同睡眠阶段的血氧水平。

研究发现,在非快速眼动期睡眠期,大脑里的血液和脑脊液出现了明显的周期变化:大脑血液流出,脑脊液流入以有节奏的脉动波对大脑进行冲洗,清除大脑产生的β淀粉样蛋白。

 绿色是血液氧合信号,紫色是脑脊液信号

有趣的是,受试者醒来后,这种洗脑的现象也随之消失了。

绿色是血液氧合信号,紫色是脑脊液信号

也就是说,大脑只有在我们睡着的时候,才会进行自动清洗,为什么?

Laura Lewis认为,这是因为在睡眠过程中,大脑里的神经元会一起开一起关。

之所以有这样的推测,是因为脑电图的数据显示,有神经节律出现后,才发生了血液和脑脊液的流转:

当大量神经元一同停止了激发,就不需要那么多血液进去输送氧气,才给了脑脊液涌入的机会。

还有一种压力维持观点:人在睡着的时候,神经元也会变得比较安静,此时不需要太多的氧气,血液会离开此区域。随着血液的流出,大脑中的压力会下降,脑脊液迅速流入,可以将压力维持在安全水平。

实际上,早期研究就已经表明,脑脊液的流动和慢波都有助于清除大脑中有毒、有损记忆的蛋白,拍到睡眠中脑脊液的波动有什么意义呢?

首先是对健康睡眠的指导意义真切的拍到脑脊液的流动后,更加确认熬夜睡眠不好,会损害大脑,甚至变傻。合理的睡眠有助于大脑清除垃圾,远离阿尔兹海默症等神经性疾病。

脑脊液在睡眠时清除的垃圾β淀粉样蛋白是阿尔兹海默氏症发病的元凶,如果不及时清理,长久的积累会产生毒性,导致大量的细胞坏死、脑组织出现萎缩,记忆管家海马体也会遭到破坏。当这种破坏在大脑蔓延开来,真的就离老年痴呆不远了。

其次是可以通过在大脑扫描中检查一点的脑脊液判断一个人是否在睡觉。Lewis认为这一点会有非常大的影响,因为之前根本不知道脑脊液在睡眠中会跳动,而现在根据这一点就可以立刻读出某人的大脑状态。

再次是有利于进一步研究一些与睡眠模式紊乱有关的神经性和心理疾病,以及衰老是如何影响睡眠的血液流动和大脑中的脑脊液的,脑电波,血流和脑脊液究竟如何完美地相互协调等问题。

例如较早的研究表明,脑脊液的流动和慢波活动都有助于从大脑中清除有毒的、损害记忆的蛋白。随着年龄的增长,他们的大脑通常会产生较少的慢波。反过来,这可能会影响大脑的血流并减少睡眠期间脑脊液的搏动,从而导致有毒蛋白质的积累和记忆能力的下降。

之前研究人员还倾向于分开研究,如今来看,它们之间有着密切的联系。

此外,对普通大众来说,还可以走出老年痴呆的认知误区,之前总以为大脑越用越年轻,越用越健康,越不容易远离老年痴呆。总听到一些年轻人劝父母多用脑多锻炼,可以避免老年痴呆。现在看来,那些早睡早起、睡眠充足的长辈们,和我们这些长期熬夜、睡眠质量差的晚辈来说,谁离痴呆更近还不好说呢,毕竟有研究发现20岁没有认知障碍的年轻人大脑中也有β淀粉样蛋白聚集。

再看下周围的社会精英,更是有不少一天只睡四五个小时,而且精力充沛者。他们的大脑使用率更高,理论上应该产生更多的大脑垃圾,危害更大,那是否意味着他们患阿尔兹海默症的概率更高呢?亦或者他们的大脑比较独特,脑脊液更多?清洗效率更高?

也许我们可以从相对的宏观世界寻找一些启发。

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