人需要睡眠，至今沒人真正知道為什么。過去10年流行的一個理論是，睡眠通過類淋巴系統(tǒng)（glymphatic system）從大腦中清除廢物和毒素。支持者說，睡眠問題會破壞這個過程，從而增加患阿爾茨海默病和其他腦部疾病的風(fēng)險。

近年來，一些科學(xué)家對這一理論的某些方面提出了挑戰(zhàn)。近日，一項新研究測量了小鼠大腦中熒光染料的清除率和液體運(yùn)動，表明這個過程實際上與清醒、睡眠或麻醉狀態(tài)無關(guān)。在睡眠和麻醉期間，大腦的毒素清除率和液體運(yùn)動顯著降低，而不是增加。

相關(guān)研究以簡短通訊（brief communications）的形式于2024年5月13日在線發(fā)表于《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience），通訊作者是英國倫敦帝國理工學(xué)院（Imperial College London）癡呆癥研究所的Nicholas P. Franks和 William Wisden。

2013年，美國羅切斯特大學(xué)（University of Rochester）的神經(jīng)科學(xué)家Maiken Nedergaard及其團(tuán)隊將熒光染料注入實驗小鼠的小腦延髓池，用于觀察腦脊液（CSF）的實時流動。小腦延髓池位于顱后窩的后下部，大腦的外部，為大腦提供腦脊液。研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，與清醒時相比，當(dāng)小鼠處于睡眠或麻醉狀態(tài)時，腦脊液的流入量增加，穿透大腦。

研究人員因此得出結(jié)論：小鼠睡眠時，更多的液體流經(jīng)大腦并排入血液或淋巴管。Nedergaard提出，這種外排依賴神經(jīng)元之間的微小淋巴管泵送液體，她的團(tuán)隊在早期的一項研究中已經(jīng)確定了這一點。

在近日發(fā)表的研究中，Nicholas Franks等人使用了不同的技術(shù)，他們將熒光染料直接注射到小鼠的大腦中，并用遠(yuǎn)離注射部位、在大腦另一部分的傳感器測量其濃度。該傳感器顯示，在小鼠清醒時，熒光染料比它們睡著或麻醉時少得多。

美國加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）的生物學(xué)家Stephen Proulx稱這項新研究的方法“非常聰明”。2018年，Proulx團(tuán)隊有類似發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時他和同事將熒光染料注射到小鼠的小腦延髓池中，發(fā)現(xiàn)它們在清醒的小鼠中比在麻醉的小鼠中更快地進(jìn)入全身血液。

據(jù)《科學(xué)》（Science）雜志報道，Nedergaard表示，這項新研究并沒有嚴(yán)重挑戰(zhàn)她的結(jié)果。“你不能做一些完全不同的事情，然后說所有的舊數(shù)據(jù)都是錯誤的。”她說。

據(jù)悉，Nedergaard正在給《自然-神經(jīng)科學(xué)》寫信，詳細(xì)說明她的擔(dān)憂。其中之一是染料在清醒和睡眠時以相同的速度泵入，可能會導(dǎo)致虛假的結(jié)果。她的研究發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)元在睡眠期間會萎縮，這可能會降低大腦中的壓力，并影響熒光染料流過大腦的速度，不過這一說法遭到他人質(zhì)疑。

Nedergaard的主要擔(dān)憂是，直接注射熒光染料會損害大腦——淋巴系統(tǒng)很脆弱，很容易崩潰。挪威奧斯陸大學(xué)（挪威文：Universiteteti Oslo）的Per Kristian Eide說，F(xiàn)ranks團(tuán)隊沒有測量皮層中的熒光染料，而皮層是大多數(shù)淋巴清除發(fā)生的地方。

荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)（University of Amsterdam）醫(yī)學(xué)中心的循環(huán)專家Erik Bakker說，大腦可能有多種廢物清理機(jī)制，小分子（如熒光示蹤劑）和大分子（如阿爾茨海默病相關(guān)蛋白β淀粉樣蛋白）可能以不同的方式離開大腦。

Nedergaard的團(tuán)隊正在研究一種嚙齒動物模型，該模型產(chǎn)生的廢物可以在離開大腦時被精確追蹤。與此同時，F(xiàn)ranks的團(tuán)隊計劃研究不同大小的分子在大腦中的行為方式，以及可能首先將含有廢物的液體泵入器官的機(jī)制。

“雖然我們的研究證明清除毒素可能不是我們需要睡眠的關(guān)鍵原因，但睡眠的重要性是無可爭議的。”研究共同負(fù)責(zé)人Bill Wisden在一份新聞稿中解釋，“睡眠中斷是癡呆癥患者的常見癥狀，我們?nèi)匀徊恢肋@是不是疾病進(jìn)展的結(jié)果或驅(qū)動因素。出于某種原因，良好的睡眠很可能有助于降低癡呆癥風(fēng)險。換個角度看，我們研究表明，大腦在清醒狀態(tài)下的清除效率很高。一般來說，清醒、活躍和鍛煉可以更有效地清除大腦中的毒素。”

轉(zhuǎn)載來源：澎湃新聞? 生命科學(xué) 作者：曹年潤