睡眠時(shí)大腦可清除毒素

一夜好覺確實(shí)可以使頭腦清晰。一項(xiàng)由美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)神經(jīng)疾病與腦卒中研究所(NINDS)資助的研究結(jié)果提示，睡眠使大腦中與神經(jīng)退行性病變相關(guān)的有害分子得以清除。通過對小鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究人員首次提出，睡眠時(shí)腦細(xì)胞之間的空隙可能增大，由此可使大腦清除清醒時(shí)產(chǎn)生的毒素。這項(xiàng)研究結(jié)果提示了睡眠在健康和疾病中的一個(gè)新作用。

負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的美國羅徹斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院轉(zhuǎn)化神經(jīng)醫(yī)學(xué)中心主任Maiken Nedergaard說，“睡眠改變了大腦的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使它呈現(xiàn)出完全不同的狀態(tài)?！?/p>

幾百年來，科學(xué)家和哲學(xué)家們對人為什么要睡眠以及睡眠怎樣影響大腦一直不解。直到近些年科學(xué)家才發(fā)現(xiàn)睡眠對存儲記憶很重要。在這項(xiàng)研究中，Nedergaard博士和她的同事們出乎意料地發(fā)現(xiàn)，睡眠期間可能正是大腦清除有毒分子的時(shí)間。

這項(xiàng)發(fā)表在《Science》上的研究結(jié)果顯示，睡眠時(shí)，一個(gè)被稱為“glymphatic系統(tǒng)(glymphatic system)”的排水管道系統(tǒng)打開，腦脊液快速流經(jīng)大腦。Nedergaard博士的研究小組最近發(fā)現(xiàn)，glymphatic系統(tǒng)有助于控制大腦和脊髓中腦脊液的流動(dòng)。

“Nedergaard博士和她的同事們仿佛揭開了隱藏于顱骨內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)令人興奮的研究結(jié)果使該網(wǎng)絡(luò)在大腦功能中的潛在重要性凸顯出來?！泵绹窠?jīng)疾病與腦卒中研究所的一位研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Roderick Corriveau說。

最初，科研人員研究此系統(tǒng)是將染料注入小鼠的腦脊液中，然后觀察其在大腦中的流動(dòng)，同時(shí)監(jiān)測小鼠的腦電活動(dòng)。小鼠在無意識時(shí)，即睡眠或麻醉期間，染料快速流動(dòng)。相反，小鼠清醒后，染料幾乎不流動(dòng)。

“令人驚奇的是，小鼠清醒時(shí)流入大腦的染料竟如此之少，”Nedergaard 說，“這提示在有意識和無意識兩種狀態(tài)下，小鼠大腦細(xì)胞間的空隙變化很大?！?/p>

為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究人員把電極嵌入到小鼠的大腦，直接測量大腦細(xì)胞之間的空隙。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在睡眠或麻醉狀態(tài)下，小鼠大腦細(xì)胞間的空隙增加了60%。

“大腦的細(xì)胞外間隙發(fā)生了一些顯著變化。”紐約大學(xué)Langone醫(yī)學(xué)中心教授Charles Nicholson博士說。Charles Nicholson博士是研究腦脊液動(dòng)力學(xué)以及其對神經(jīng)細(xì)胞信號傳遞影響的專家。

大腦中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞通過收縮和膨脹來控制腦脊液在glymphatic系統(tǒng)的流動(dòng)。去甲腎上腺素是一種喚醒激素，也被視為可以控制細(xì)胞體積。與使用麻醉劑一樣，給清醒的小鼠用阻礙去甲腎上腺素的藥物，可使其失去意識，腦脊液流動(dòng)增加，細(xì)胞間隙增大，這進(jìn)一步證實(shí)glymphatic系統(tǒng)和意識清醒之間的聯(lián)系。

先前的研究提示，與神經(jīng)退行性疾病相關(guān)的有毒分子堆積在大腦細(xì)胞間隙中。在這項(xiàng)研究中，研究人員通過給小鼠注入帶標(biāo)記的β-淀粉樣蛋白(一種與阿爾茨海默病有關(guān)的蛋白質(zhì))來檢驗(yàn)glymphatic系統(tǒng)是否控制這個(gè)過程，并測量小鼠在睡眠或清醒狀態(tài)下β-淀粉樣蛋白在大腦中保留的時(shí)間。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在睡眠狀態(tài)下，小鼠大腦中的β-淀粉樣蛋白快速消失，提示睡眠通常能將大腦中的有毒分子清除掉。

“這些結(jié)果可能對多種神經(jīng)疾病有廣泛的意義，”美國神經(jīng)疾病與腦卒中研究所的一位研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Jim Koenig博士說，“這意味著調(diào)節(jié)glymphatic系統(tǒng)的細(xì)胞也許是治療一系列疾病的新靶標(biāo)?！?/p>

這個(gè)結(jié)果也使睡眠的重要性凸顯出來?！拔覀冃枰撸芮鍧嵈竽X?！盢edergaard博士說。

注：研究人員將他們在小鼠大腦中發(fā)現(xiàn)的這個(gè)新排污系統(tǒng)命名為“glymphatic system”，因?yàn)樵撓到y(tǒng)的功能與淋巴系統(tǒng)相似，而且是由大腦神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞形成的。國內(nèi)有學(xué)者將其翻譯為“類淋巴系統(tǒng)”。

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