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近年來(lái)，睡眠研究領(lǐng)域存在一種“類(lèi)淋巴系統(tǒng)清洗假說(shuō)”，備受業(yè)內(nèi)關(guān)注。它指的是人體在進(jìn)入睡眠狀態(tài)后，淋巴液會(huì)涌進(jìn)大腦，將白天累積的“有毒物質(zhì)”一同帶出，這就相當(dāng)于大腦完成了一次“清洗”。為了進(jìn)一步確認(rèn)睡眠與類(lèi)淋巴系統(tǒng)清洗有毒物質(zhì)之間的關(guān)系，在近期發(fā)表于《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）的論文中，科學(xué)家們通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，認(rèn)為我們過(guò)去對(duì)睡覺(jué)“排毒”的推斷是有偏差的。

那么，睡眠對(duì)大腦的影響是什么？人類(lèi)如何“清洗”大腦“細(xì)胞廢物”呢？我們一起來(lái)看看。

我們的腦袋“進(jìn)水”了？

人們常用“你腦袋進(jìn)水啦！”比喻某些人腦子愚笨或者反應(yīng)出錯(cuò)，然而現(xiàn)實(shí)中，我們的腦袋里正因?yàn)槌錆M(mǎn)了“水”，才能很好地運(yùn)轉(zhuǎn)。有研究表明，人腦中有150ml 的“水”，相當(dāng)于一小杯啤酒的體積。為什么人腦中有“水”呢，不應(yīng)該是血液?jiǎn)幔?span style="box-sizing: border-box; font-weight: 700;">其實(shí)，人腦中的“水”叫作“腦脊液”，是一種無(wú)色透明的液體，人的大腦懸浮浸泡在腦脊液中。

血液之所以不能和大腦直接接觸，是因?yàn)檠簾o(wú)法給大腦提供養(yǎng)分和氧氣，在血管和大腦之間有一道血腦屏障，保證了人腦這個(gè)人體司令部和外界隔絕開(kāi)來(lái)，只有腦脊液可以在人腦中流動(dòng)，它從腦室流向中腦導(dǎo)水管，供大腦正常工作，既能確保大腦不輕易受到外界有毒物質(zhì)的入侵，也限制了體外一些激素對(duì)大腦的影響。

而腦室和中腦導(dǎo)水管其實(shí)可以看作是腦中的“洞”和“坑”。腦中一共有四個(gè)大“洞”，分別是第一、二、三、四腦室，這些腦室中充滿(mǎn)了“水”。而人腦中又有個(gè)類(lèi)似下水道的“坑”，是中腦導(dǎo)水管，腦脊液就是通過(guò)這個(gè)“坑”流出大腦的。

大腦中的血腦屏障，腦室和腦脊液流向示意圖。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[1]

為什么要“換水”？

人腦中的腦脊液一直在流動(dòng)，也在不停地更換。有研究稱(chēng)，人腦一天24小時(shí)需要更換4次腦脊液。那么，大腦為什么需要“換水”呢？難道大腦的“水”中養(yǎng)魚(yú)了嗎？不錯(cuò)，大腦中的“魚(yú)”就是我們的腦細(xì)胞，它們雖然不會(huì)像真魚(yú)一樣游來(lái)游去，但會(huì)排泄“廢物”，沒(méi)多久腦脊液里就會(huì)充滿(mǎn)代謝而出的有毒物質(zhì)。

大腦進(jìn)化了一種類(lèi)淋巴系統(tǒng)，這種類(lèi)淋巴系統(tǒng)主要由腦中的膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)，叫作膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)。這相當(dāng)于給人腦這個(gè)“大魚(yú)缸”裝上了過(guò)濾器，不停地給大腦“換水”。正是因?yàn)檫@種膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)對(duì)腦脊液的更換清洗，人類(lèi)的大腦才能保持清醒。

大腦雖然只占人體重量的2%，也就三斤左右，還沒(méi)有一個(gè)西瓜重，卻要消耗人體20%的能量，可謂是個(gè)“耗能大戶(hù)”。大量的消耗工作會(huì)產(chǎn)生很多有毒物質(zhì)，比如活性氧、免疫球蛋白、蛋白質(zhì)片段等。更為可怕的是 β-淀粉樣蛋白的沉積，這是一種與阿爾茨海默病相關(guān)的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)的沉積和老年癡呆癥的發(fā)生有著千絲萬(wàn)縷的關(guān)系。

可是年輕人經(jīng)常熬夜，大腦卻沒(méi)受損？研究發(fā)現(xiàn)，雖然年輕人的大腦活力可以從短期的睡眠不足中迅速恢復(fù)，但慢性、長(zhǎng)期的失眠和睡眠紊亂會(huì)給大腦的新陳代謝帶來(lái)強(qiáng)烈的應(yīng)激壓力，這會(huì)導(dǎo)致與警覺(jué)和正常皮層功能有關(guān)的關(guān)鍵神經(jīng)元發(fā)生變性，與衰老和神經(jīng)變性相關(guān)的蛋白質(zhì)不斷積累，從而讓熬夜的人更容易患上老年癡呆癥。

也有研究表明，老年人腦脊液的更換率只有年輕人的10%，也就是說(shuō)，年輕人如果經(jīng)常熬夜的話(huà)，就相當(dāng)于老年人大腦了。

先進(jìn)成像技術(shù)顯示，大腦在睡眠狀態(tài)時(shí)腦脊液的流動(dòng)速率升高。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[2]

什么時(shí)候“換水”？

大腦“換水”經(jīng)常發(fā)生在我們睡覺(jué)的時(shí)候，就像馬路清掃車(chē)和垃圾車(chē)一樣，一般都在清晨、傍晚，甚至凌晨工作。同樣的，大腦清洗系統(tǒng)晚上開(kāi)啟，白天關(guān)閉，“換水”成了我們睡覺(jué)時(shí)的一種特殊功能。

不過(guò)，關(guān)于大腦經(jīng)常在晚上“換水”的理論研究，科學(xué)界還沒(méi)有定論。這不，最近他們又“吵”起來(lái)了。在之前的一項(xiàng)研究中，科研人員對(duì)小鼠實(shí)施麻醉后，將微小的熒光示蹤劑注入小鼠腦脊液，示蹤劑迅速進(jìn)入大腦，并沿著特定的、可預(yù)測(cè)的路徑從腦中排出。當(dāng)小鼠入睡后，腦脊液便更自由地流動(dòng)，甚至到達(dá)腦部更深的部位，而處于清醒狀態(tài)時(shí)，腦脊液只能沿著大腦表面流動(dòng)，流量?jī)H為睡眠狀態(tài)的5%。

在對(duì)小鼠進(jìn)行了一系列研究后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠的大腦處于睡眠或麻醉狀態(tài)時(shí)，就忙于清除清醒狀態(tài)時(shí)累積的代謝“垃圾”。研究顯示，睡眠狀態(tài)下小鼠大腦清除代謝“垃圾”的速度可達(dá)清醒狀態(tài)的2倍。這個(gè)結(jié)果好像首次證明了大腦睡覺(jué)“換水”的假說(shuō)。

然而，“打臉”的結(jié)果也相繼而來(lái)。一篇在2024年5月13日發(fā)表在《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）的簡(jiǎn)訊，通過(guò)直接測(cè)定清醒、睡眠、麻醉狀態(tài)下小鼠大腦對(duì)代謝物的清除速率，發(fā)現(xiàn)大腦在睡眠和麻醉狀態(tài)下，對(duì)物質(zhì)的清除速率會(huì)顯著降低。這一結(jié)果和之前的研究結(jié)果截然相反，還暗示了過(guò)度睡眠會(huì)使大腦運(yùn)轉(zhuǎn)失常。這對(duì)“睡眠的核心功能是清除腦中毒素”這一傳統(tǒng)觀念，提出了挑戰(zhàn)。

當(dāng)然，科學(xué)上的爭(zhēng)論常而有之，關(guān)于睡眠“換水”速率高低的問(wèn)題，有待定論。但不管是晚上“換水”還是白天“換水”，膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)對(duì)大腦雜質(zhì)的清理工作不容忽視。

清醒狀態(tài)和睡眠狀態(tài)大腦各項(xiàng)參數(shù)的不同，比如睡眠時(shí)大腦溫度下降兩度，腦電波變平緩。圖片來(lái)源：參考文獻(xiàn)[3]

好好睡覺(jué)很重要

總之，不論大腦是否在晚上“換水”，睡眠的重要性不言而喻。舉個(gè)例子，海豚和鯨魚(yú)會(huì)讓大腦兩個(gè)半球交替睡覺(jué)，確保他們既能睡個(gè)好覺(jué)，也能一邊睡覺(jué)一邊游泳。

我們生命中有至少三分之一的時(shí)間在睡覺(jué)，可想而知睡眠的重要程度。那么，睡眠有哪些功能呢？除了上述提到的，睡眠可以幫助大腦清理細(xì)胞代謝物，還可以強(qiáng)化人體免疫功能，幫助我們進(jìn)行記憶加工和存儲(chǔ)等。然而，現(xiàn)代社會(huì)很多人都存在“睡眠障礙”現(xiàn)象。

研究顯示，長(zhǎng)期睡眠不足會(huì)導(dǎo)致軀體不適，還可能誘發(fā)精神恍惚的問(wèn)題，甚至出現(xiàn)精神幻覺(jué)，嚴(yán)重的會(huì)有引發(fā)死亡的風(fēng)險(xiǎn)。

既然睡眠這么重要，怎么改善睡眠狀況呢？我們可以采取適當(dāng)運(yùn)動(dòng)、規(guī)律飲食的方式保證睡眠。很多人睡眠不好是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)不足導(dǎo)致的胃動(dòng)力不足，一到晚上就容易發(fā)生反胃、胃灼熱的情況，這就影響了睡眠質(zhì)量。太陽(yáng)東升西落，一年四季更替，睡眠也是生物節(jié)律的一部分，這些規(guī)律性變化都在影響著生物體。遵循生物節(jié)律，養(yǎng)成良好的睡眠習(xí)慣，對(duì)我們的身體百利無(wú)害。

好好睡一覺(jué)，大腦才能更健康。希望我們每個(gè)人都擁有一個(gè)健康的體魄。

參考文獻(xiàn)

[1]Neurochem Res. 2015 December ; 40(12): 2583–2599. doi:10.1007/s11064-015-1581-6.

[2]Science. 2013 Oct 18;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. PMID: 24136970; PMCID: PMC3880190.

[3]Science，374,556-559(2021).DOI:10.1126/science.abi8372

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出品丨科普中國(guó)

作者丨王飛 神經(jīng)科學(xué)博士

監(jiān)制丨中國(guó)科普博覽

責(zé)編丨董娜娜

審校丨徐來(lái) 林林

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