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悉尼国际娱乐网|科普|熬夜真会变傻,科学家首次拍下睡眠时“洗脑”全过程
2020-01-05 14:58:54
[摘要] 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。据刘易斯介绍,研究团队计划招募老年人参加下一次研究。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。

悉尼国际娱乐网|科普|熬夜真会变傻,科学家首次拍下睡眠时“洗脑”全过程

悉尼国际娱乐网,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:

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。

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(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,便有了我们在开头看到的那幅景象:

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。

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。



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