熬夜變傻有科學(xué)依據(jù)，人類(lèi)睡覺(jué)時(shí)會(huì)被“洗腦”，科學(xué)家首次拍下全程 | Science

栗子 2019-11-02 14:06:00 來(lái)源：量子位

魚(yú)羊 栗子 發(fā)自 凹非寺

量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

你睡著的時(shí)候，真的被洗了腦。

這次，波士頓大學(xué)的科學(xué)家們，史無(wú)前例地拍下了清洗過(guò)程：

紅色是血液，藍(lán)色是腦脊液。厲害的是從前沒(méi)有發(fā)現(xiàn)過(guò)，血液會(huì)周期性地大量流出大腦。每當(dāng)血液大量流出，腦脊液就趁機(jī)發(fā)動(dòng)一波攻擊。

腦脊液進(jìn)入之后會(huì)清除毒素，比如導(dǎo)致阿爾茨海默病的β淀粉樣蛋白。

而這樣的清洗，只有在睡著后才能做到，讓人一覺(jué)醒來(lái)，擁有一個(gè)清爽的大腦；沒(méi)睡著的時(shí)候，腦脊液并沒(méi)有充分的機(jī)會(huì)趁虛而入。

另外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了腦電活動(dòng)和清洗過(guò)程之間的關(guān)系，也就是說(shuō)腦電波指揮了液體運(yùn)動(dòng)。

這項(xiàng)成果，剛剛登上了Science。

作者興奮地說(shuō)：離揭示阿爾茨海默病和睡眠之間的聯(lián)系，又近了一步。

而羅切斯特大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Maiken Nedergaard則不禁贊嘆：

這篇論文太棒了。

完全想不到，有人能夠真的證明，腦電活動(dòng)是可以讓液體流動(dòng)起來(lái)的，一顆賽艇。

所以，多睡一點(diǎn)吧，不要熬夜了。洗腦洗不完，說(shuō)不定真的會(huì)變傻 (狗頭) 。

為何只有睡著才能洗腦？

當(dāng)你睡著之后，大腦會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)不同的階段：

從輕度睡眠，到失去意識(shí)的深度睡眠，再到快速眼動(dòng) (REM) 睡眠，就是容易做夢(mèng)的狀態(tài)了。

這項(xiàng)新的研究，是專(zhuān)注在非REM的階段，就是沒(méi)到要做夢(mèng)的時(shí)候，也是對(duì)大腦保留記憶 (Memory Retention) 來(lái)說(shuō)，非常重要的階段。

其實(shí)，2013年已經(jīng)有研究證明了，在小鼠睡眠的過(guò)程中，大腦里像β淀粉樣蛋白這樣的毒素，是會(huì)被清除的。大腦用的清潔劑，叫做腦脊液。

問(wèn)題是，到底怎么清除的？為什么只有睡覺(jué)的時(shí)候才能清除？

科學(xué)家們做了個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓13個(gè)人類(lèi)帶上腦電帽，在核磁共振 (MRI) 機(jī)器里睡覺(jué)。腦電圖會(huì)顯示，一個(gè)人處在哪個(gè)睡眠狀態(tài)；而MRI會(huì)測(cè)量血氧水平，顯示有多少腦脊液流進(jìn)流出。

然后發(fā)現(xiàn)了奇妙的現(xiàn)象：

大腦里的血氧濃度，出現(xiàn)了明顯的大周期變化。也就是說(shuō)，血液會(huì)大規(guī)模、周期性地流出大腦。

這個(gè)時(shí)候，腦脊液就會(huì)趁機(jī)沖進(jìn)大腦，把留給它的空間都填滿：

醒來(lái)之后，大周期不見(jiàn)了，腦脊液就沒(méi)辦法大量沖進(jìn)大腦，完成有效的清洗：

論文的通訊作者Laura Lewis (簡(jiǎn)稱(chēng)“劉易斯”) 認(rèn)為，這是因?yàn)樗哌^(guò)程中，大腦里的神經(jīng)元們會(huì)開(kāi)始同步活動(dòng)，一起開(kāi)，一起關(guān)。

之所以有這樣的推測(cè)，是因?yàn)槟X電圖的數(shù)據(jù)顯示，有神經(jīng)節(jié)律出現(xiàn)后，才發(fā)生了血液和腦脊液的流轉(zhuǎn)：

當(dāng)大量神經(jīng)元一同停止了激發(fā)，就不需要那么多血液進(jìn)去輸送氧氣，才給了腦脊液涌入的機(jī)會(huì)。

這樣，便有了我們?cè)陂_(kāi)頭看到的那副景象：

這個(gè)發(fā)現(xiàn)很重要，它告訴我們睡眠是一項(xiàng)非常特殊的功能：

我們醒著的時(shí)候，神經(jīng)元們是不會(huì)同開(kāi)同關(guān)的。所以，醒著的時(shí)候沒(méi)有辦法讓大腦的血量，下降到足夠低的水平。

只有睡著之后，大腦里沒(méi)有那么多血液的時(shí)候，腦脊液才能自如地循環(huán)開(kāi)來(lái)，清除像β淀粉樣蛋白這樣的代謝副產(chǎn)物。

甚至2013年那項(xiàng)小鼠研究的負(fù)責(zé)人，羅切斯特大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Maiken Nedergaard，也發(fā)出了贊嘆：

這篇論文太棒了。完全想不到，有人能夠真的證明，腦店活動(dòng)是可以讓液體流動(dòng)起來(lái)的，一顆賽艇。

下一步研究

根據(jù)布萊斯·曼德（Bryce A Mander）發(fā)表在Nature子刊上的論文，衰老和局部腦萎縮，就與非快速眼動(dòng)（NREM）睡眠期間的慢波活動(dòng)減少有關(guān)。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/nn.3324

這項(xiàng)研究指出，老年人的睡眠中斷，是大腦結(jié)構(gòu)改變所致，會(huì)導(dǎo)致年齡相關(guān)的認(rèn)知能力下降。

而現(xiàn)在，波士頓大學(xué)的這一新進(jìn)展表明，慢波損耗與腦脊液流量減少有關(guān)。

下一步，他們會(huì)繼續(xù)探索衰老是如何影響人們睡眠時(shí)血液和腦脊液的流動(dòng)的。

據(jù)劉易斯介紹，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃招募老年人參加下一次研究。

而研究推進(jìn)過(guò)程中面臨的另一個(gè)難題，是腦電波，血液和腦脊液究竟是如何完美協(xié)同的。劉易斯表示：

我們觀察到，神經(jīng)改變似乎總是首先發(fā)生，隨后血液從腦部流出，這之后腦脊液波動(dòng)才會(huì)出現(xiàn)。

這項(xiàng)研究的深入，也給治療和預(yù)防像老年癡呆（阿爾茨海默癥）、自閉癥這樣的神經(jīng)疾病開(kāi)拓了新的治療思路。

此前，針對(duì)β淀粉樣蛋白的藥物開(kāi)發(fā)頻頻陷入困境，但現(xiàn)在，科學(xué)家們指出，或許不著力于起作用的特定分子，而是著重增加“洗腦”的腦脊液總量，會(huì)成為有效的解決方案。

女科學(xué)家領(lǐng)銜

這篇Science論文的通訊作者，是波士頓大學(xué)工程學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系的助理教授勞拉·劉易斯。

2014年，她從麻省理工學(xué)院神經(jīng)科學(xué)專(zhuān)業(yè)博士畢業(yè)。其研究方向是腦成像，神經(jīng)動(dòng)力學(xué)以及計(jì)算神經(jīng)科學(xué)與信號(hào)處理等。

論文一作，則是劉易斯實(shí)驗(yàn)室的成員妮娜·福爾茲（Nina Fultz）。

有趣的是，劉易斯實(shí)驗(yàn)室的10位成員當(dāng)中，絕大多數(shù)都是女性。

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論文地址：

https://science.sciencemag.org/content/366/6465/628

其他相關(guān)研究：

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3880190/

https://www.nature.com/articles/nn.3324