Science:睡眠模式可“洗脑”,避免阿尔茨海默病

昨晚你睡了多久?过去的一周里呢?虽然熬夜似乎已经成为了很多人的常态,但是最近发表在Science 的一项研究再次凸显了睡眠的重要性:充足睡眠能保证大脑中废物和毒素的正常排出,避免患上阿尔茨海默病。

波士顿大学生物医学工程部Fultz等人今年11月初发表在Science上的成果为我们揭示这一神秘面纱,他们发现慢波睡眠时期,脑电波指挥脑脊液,对大脑进行一次又一次的“大扫除“,即“洗脑模式”。

图来源于Science

脑脊液在睡眠期间是如何变化的?
科学家让13个人带上脑电帽并且在核磁共振机器里睡觉。首批结果显示,当被试进入深度睡眠阶段,脑脊液经特定脑区过滤后周期性地进入大脑,并且按下图箭头所示的方向环绕整个大脑流动。脑脊液到达脑部最上侧时,渗入脑壁细胞的小动脉之间,充斥脑组织间隙与其中的液体进行混合。这一过程会刺激神经调节信号,促进脑中废物和毒素的排出。
脑脊液(CSF)波动更大,且大约每20 s就会发生一次CSF流入大潮(图2)。且这种浪潮发生在NREM睡眠期间(图3)。

图来源于Science

图来源于Science

CSF的波动是否与血液动力学信号相关呢?
有趣的是,他们发现睡眠期间CSF信号与血流波动呈强负相关性,这也就表明睡眠期间血流量与脑脊液流量可能会发生交替,可以这样理解:当血流量减少时,脑脊液就有更多的空间通过大脑,带走废物(给了他们彻底打扫的机会)。

图来源于Science

脑脊液袭来,是自发的还是神经活动诱导的呢?

下图我们清晰地看到,神经冲动先于脑脊液波。为了进一步验证脑电图-脑脊液(EEG-CSF)这种耦合是否与睡眠期间CSF波相关,作者检测了EEG在CSF波最高峰中预测CSF动态的能力,发现在CSF波较大波段时,EEG也呈现高峰。这些表明在脑脊液最丰富的睡眠段中,脑电图与脑脊液的联系更紧密。

图来源于Science

关于睡眠,我们知道慢波睡眠(SWS)代表高强度睡眠,并在夜间的第一部分占主导地位。快速眼动(REM)睡眠伴随着做梦,不受先前睡眠或醒来的影响,并显示出与生物钟的节律性(昼夜节律)。Fultz等人表明,人脑中CBV的降低使脑脊液(CSF)流入第三和第四脑室-中脑中充满流体的腔,可能促进液室之间的连通和废物的清除。

SWS的紊乱通常伴随着衰老,严重的抑郁症,甚至阿尔兹海默症。评估与SWS相关的CSF动态是否可以用作疾病状态的生物标记,以及恢复SWS的策略是否可以挽救神经变性中的脑功能,将是很有趣的。

不知看完该研究,你是否想放下手机,开启“洗脑”模式呢?

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