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生活中的“洗腦”一詞聽上去總是充滿著負面色彩，然而從生理意義上來看，“洗腦”是每天躲不掉的必然事件。只不過，它的發生總是悄無聲息：在我們熟睡的時候，腦脊液會隨著大腦中的類淋巴系統有節律地衝進和離開大腦，這一過程可以將白天產生的有毒廢物順帶沖走，是真正意義上的“洗腦”。
早在2012年，來自羅徹斯特大學的Maiken Nedergaard教授團隊就描述過這種特殊的大腦類淋巴系統，她發現攜帶著示蹤劑的液體會以一種“噴射”的形式穿過大腦組織。隨著腦脊液穿過神經膠質細胞協助構建的通道，大腦中的β-澱粉樣蛋白會隨之清除。這也暗示了充足的睡眠對於預防阿爾茨海默病等痴呆症有著關鍵作用。
△ 來源：123RF
這一結果其實已經暗示著，大腦血管與腦脊液的相互作用會形成類似水泵的現象。在最新的《細胞》雜誌中，Nedergaard教授與同事再次加深了我們對類淋巴系統的認識，他們不僅確認了這種“水泵式”清洗機制的存在，還找到了促使其運轉的神秘因素——去甲腎上腺素。這種分子會刺激血管的振盪變化，變相推動腦脊液的流動來實現清洗大腦的目的。
值得一提的是，新研究在觀察模式上有了全新的進步。在過去，研究普遍是透過麻醉的方式來誘導小鼠進入睡眠，然後再對固定的小鼠大腦活動進行分析。而Nedergaard教授團隊研發了一種“流動光纖光度”（flow fiber photometry）的方法，可以長時間在不干擾小鼠清醒-睡眠週期的情況下分析大腦血流、腦脊液的動態變化。觀察期間小鼠可以自由活動，以此反映更真實的大腦變化。
△ 研究示意圖（來源：參考資料 2）
作者還額外記錄了睡眠期間去甲腎上腺素的變化，因為過往研究發現在非快速眼動期（NREM）這種激素的水平會出現振盪，這也提示它可能與腦脊液的特殊沖刷模式有關。
在觀察中，作者發現小鼠在進入NREM後，去甲腎上腺素與血管舒縮活動存在同步的變化。當研究者嘗試抑制去甲腎上腺素釋放時，血管的動態變化和血流量也會隨之下降。同時，作者發現這種同步變化不僅存在於它們兩者之間，腦脊液作為第三方也會參與其中的同步動態過程。
△ 小鼠睡眠期間，去甲腎上腺素會影響血管舒縮活動（來源：參考資料 2）
在持續的觀察期中，腦脊液訊號同樣會緩慢升高然後逐漸下降，以此形成有節律的波動。作者發現該過程與血管、血流動態保持同步。原理上，小鼠進入深度睡眠後腦幹大約每50秒會釋放一次去甲腎上腺素，促進血管舒縮。與之相鄰的腦脊液受到影響，隨之產生有節律的波動，以水泵的形式沖刷帶走大腦中的廢物。
新研究揭示的這種深層機制也為治療失眠的藥物開發帶來了全新的啟示。比如作者在實驗中發現，常用於治療失眠的唑吡坦可以加速小鼠入睡，但是會讓去甲腎上腺素波動下降50%，這會使進入大腦的腦脊液顯著減少。因此儘管此類藥物促進了睡眠，但也變相抑制了睡眠時的廢物清除工作。
本文轉載自公眾號“學術經緯”｜參考資料：
[1] Common sleep aid may leave behind a dirty brain. Retrieved January 8, 2025 from https://www.eurekalert.org/news-releases/1069545
[2] Norepinephrine-mediated slow vasomotion drives glymphatic clearance during sleep. Cell (2024). DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.027
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