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科学研究发现,熬夜人会变傻,人类睡觉会自行“洗脑”

时间:2019-11-06     【转载】   来自:微信公众号“量子位”   阅读

睡着的时候,人会洗脑.gif


    当你睡着之后,大脑会经历几个不同的阶段:从轻度睡眠,到失去意识的深度睡眠,再到快速眼动(REM)睡眠,就是容易做梦的状态了。你睡着的时候,真的被洗了脑。波士顿大学的科学家们,史无前例地拍下了清洗过程:红色是血液,蓝色是脑脊液。厉害的是从前没有发现过,血液会周期性地大量流出大脑。每当血液大量流出,脑脊液就趁机发动一波攻击。


    脑脊液进入之后会清除毒素,比如导致阿尔茨海默病的β淀粉样蛋白。而这样的清洗,只有在睡着后才能做到,让人一觉醒来,拥有一个清爽的大脑;没睡着的时候,脑脊液并没有充分的机会趁虚而入。另外,研究人员还发现了脑电活动和清洗过程之间的关系,也就是说脑电波指挥了液体运动。这项成果登上了Science。


    作者兴奋地说:离揭示阿尔茨海默病和睡眠之间的联系,又近了一步。而罗切斯特大学的神经科学家MaikenNedergaard则不禁赞叹:这篇论文太棒了。完全想不到,有人能够真的证明,脑电活动是可以让液体流动起来的,一颗赛艇。所以,多睡一点吧,不要熬夜了。洗脑洗不完,说不定真的会变傻(狗头)。


    为何只有睡着才能洗脑?


    当你睡着之后,大脑会经历几个不同的阶段:从轻度睡眠,到失去意识的深度睡眠,再到快速眼动(REM)睡眠,就是容易做梦的状态了。这项新的研究,是专注在非REM的阶段,就是没到要做梦的时候,也是对大脑保留记忆(MemoryRetention)来说,非常重要的阶段。其实,2013年已经有研究证明了,在小鼠睡眠的过程中,大脑里像β淀粉样蛋白这样的毒素,是会被清除的。大脑用的清洁剂,叫做脑脊液。


    问题是,到底怎么清除的?为什么只有睡觉的时候才能清除?科学家们做了个实验,让13个人类带上脑电帽,在核磁共振(MRI)机器里睡觉。脑电图会显示,一个人处在哪个睡眠状态;而MRI会测量血氧水平,显示有多少脑脊液流进流出。


    然后发现了奇妙的现象:大脑里的血氧浓度,出现了明显的大周期变化。也就是说,血液会大规模、周期性地流出大脑。这个时候,脑脊液就会趁机冲进大脑,把留给它的空间都填满:


    绿色是血液氧合信号,紫色是脑脊液信号


    醒来之后,大周期不见了,脑脊液就没办法大量冲进大脑,完成有效的清洗:论文的通讯作者LauraLewis(简称刘易斯)认为,这是因为睡眠过程中,大脑里的神经元们会开始同步活动,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。这样,便有了我们看到的景象。


    这个发现很重要,它告诉我们睡眠是一项非常特殊的功能:我们醒着的时候,神经元们是不会同开同关的。所以,醒着的时候没有办法让大脑的血量,下降到足够低的水平。只有睡着之后,大脑里没有那么多血液的时候,脑脊液才能自如地循环开来,清除像β淀粉样蛋白这样的代谢副产物。


    甚至2013年那项小鼠研究的负责人,罗切斯特大学的神经科学家MaikenNedergaard,也发出了赞叹:这篇论文太棒了。完全想不到,有人能够真的证明,脑电活动是可以让液体流动起来的,一颗赛艇。


    下一步研究


    根据布莱斯·曼德(BryceAMander)发表在Nature子刊上的论文,衰老和局部脑萎缩,就与非快速眼动(NREM)睡眠期间的慢波活动减少有关。论文链接:https://www.nature.com/articles/nn.3324/这项研究指出,老年人的睡眠中断,是大脑结构改变所致,会导致年龄相关的认知能力下降。而现在,波士顿大学的这一新进展表明,慢波损耗与脑脊液流量减少有关。下一步,他们会继续探索衰老是如何影响人们睡眠时血液和脑脊液的流动的。


    据刘易斯介绍,研究团队计划招募老年人参加下一次研究。而研究推进过程中面临的另一个难题,是脑电波,血液和脑脊液究竟是如何完美协同的。刘易斯表示:我们观察到,神经改变似乎总是首先发生,随后血液从脑部流出,这之后脑脊液波动才会出现。这项研究的深入,也给治疗和预防像老年痴呆(阿尔茨海默症)、自闭症这样的神经疾病开拓了新的治疗思路。


    此前,针对β淀粉样蛋白的药物开发频频陷入困境,但现在,科学家们指出,或许不着力于起作用的特定分子,而是着重增加“洗脑”的脑脊液总量,会成为有效的解决方案。


    女科学家领衔


    这篇Science论文的通讯作者,是波士顿大学工程学院生物医学工程系的助理教授劳拉·刘易斯。2014年,她从麻省理工学院神经科学专业博士毕业。其研究方向是脑成像,神经动力学以及计算神经科学与信号处理等。论文一作,则是刘易斯实验室的成员妮娜·福尔兹(NinaFultz)。有趣的是,刘易斯实验室的10位成员当中,绝大多数都是女性。论文地址:https://science.sciencemag.org/content/366/6465/628


    其他相关研究:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3880190/ https://www.nature.com/articles/nn.3324(来源:微信公众号“量子位”(ID:QbitAI),文/鱼羊 栗子)


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