「共青团中央」“熬夜会变傻”终于有科学依据了
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你睡着的时候 , 真的被洗了脑 。
这次 , 波士顿大学的科学家们 , 史无前例地拍下了清洗过程:
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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 , 刚刚登上了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Maiken Nedergaard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 。
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:
经过入睡时期 , 浅睡时期 , 再到熟睡期和沉睡期 , 我们就会进入快速眼动 (REM) 睡眠期了 , 也就是容易做梦的一种状态 。
而科学家把前四个阶段合称为“非快速眼动期” 。 这项新的研究 , 正是专注在非REM阶段 , 这是一个对大脑保留记忆 (Memory Retention) 来说非常重要的阶段 。
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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:
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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:
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论文的通讯作者Laura Lewis (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:
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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 , 便有了我们在开头看到的那副景象:
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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 。
下一步研究
根据布莱斯·曼德(Bryce A Mander)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 。
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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 。
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 。
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