熬夜患者必看,大脑是这样自我清理的

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作为一个资深熬夜患者,我推荐有熬夜习惯的读者阅读本文,然后努力做到早睡早起。科学已经证明了,早睡是大脑自我净化的良药。 [本文来自:www.777y.com]


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神经科学家Jeff Iliff在TEDMED大会上的演讲《一定要好好睡一觉,有一个重要的原因》:



睡眠占用了我们一生三分之一的时间。但是有人真正知道睡眠是怎么回事吗?


两千年前,古代名医伽林提出,当我们醒着的时候,大脑的原动力(一种液体)会流动到身体所有其他部位维持它们的活力,但这却使大脑枯竭;而在我们睡觉的时候,这些充满了我们身体其他部位的液体会再回到我们的大脑,为大脑补充水分,并且使我们更有精神。

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虽然这些观点如今我们听来很荒谬,但是根据自身的经验,我们都知道如果我们睡觉了,我们的头脑会变的清醒,如果没有睡觉,大脑就会变糊涂。我们现在对睡眠的了解,比伽林那个时期多了很多,但是我们仍然不知道在我们所有的活动中,为什么只有睡眠有这样可以促使我们头脑变得清醒的功能。


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所以今天,我想给大家讲一些近期的研究,可能会揭示这个问题的谜底。我们发现,睡眠实际上可能是满足大脑的基本需求的一种优美简洁的设计,从而大脑可以配合身体的高需求。


生物学,可以说都是在研究生物体中需要解决的一系列问题,以及相应的一系列解决方案。每个器官解决的首要问题就是提供持续不断的营养去供应身体的所有细胞。对大脑来说,这是至关重要的,它巨大的电波活动用尽了身体整个能量供应的四分之一,哪怕大脑仅仅占据了人体重量的百分之二。所以这个循环系统通过血管的传输,将营养和氧气送到身体的每一个角落来解决我们身体营养供应的问题。


就在每一个细胞消耗营养的同时,每个细胞也都会产生相应的垃圾和废物。那么,这些废物的清除就成为了每个器官要解决的第二个基本问题。


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这个图片展示了通过演变来达到这种需求的系统——淋巴系统,它是贯穿整个身体的,第二套网络系统淋巴管从细胞之间的间隙中得到蛋白质和其他垃圾,然后收集这些蛋白质和垃圾,将它们卸到血液中去处理。


可是大脑中没有淋巴管!


没道理,是吧?大脑是那么活跃的一个器官,它产生大量的废物,这些垃圾必须要被及时、有效地清理掉。然而大脑中却没有淋巴管,那就意味着身体的其他部位清除垃圾废物的途径在大脑中不适用。


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那么,大脑是怎样解决它的垃圾清理问题的呢?


这个看上去普通的问题就是我们团队最初做这个项目的原因。我们发现,当我们深入到大脑中,一直深入到神经元和血管,去寻找大脑解决垃圾清理的问题的机制时,得到的结果是出乎我们意料的。


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我们发现的东西很特别又很美丽。


我们的大脑有一个区域,里面装满了干净透明的液体,那种液体叫做脑脊液我们简称CSF(脑脊液)。 


CSF(脑脊液)填充了大脑周围的空间。来自大脑中的废物从大脑中出来,到达CSF(脑脊液)中,CSF和废物一起卸下,进入血液。照这样,听起来这明明就像一个淋巴系统嘛。但有趣的是,从大脑中出来的液体和废物不是随意地渗透到CSF的区域中,相反,有一个专门的管道网络来组织和促进这个过程。 


你可以从视频中看到,CSF(脑脊液)沿着血管外壁,流回了大脑中,并且在它沿着这些血管流向大脑的同时,它正在忙于将废物从这些脑细胞的间隙中带走。如果你仔细想想就会发现利用这些血管外壁真的是一个巧妙的设计。因为大脑在一个坚硬的头骨中是封闭的,并且里面装满了细胞。所以在大脑中已经没有空余的位置留给第二套像淋巴系统那样的管路,然而这些血管却从大脑的表层延伸出来到达大脑中的每一个独立的细胞,这也就意味着,脑脊液只要沿着这些血管的外壁流动就可以轻易到达大脑中。


所以这就是,安排一套血管去代替第二套如淋巴管一样功能的一种巧妙办法。这样就不需要那另外的一套淋巴管了。更神奇的是,没有其他任何一种器官具有这种清理细胞之间废物的功能。这是大脑所独有的设计。


但是,刚刚我所讲的这一切当中,最最让我们感到惊奇的是——大脑中所有这些液体的工作状态,只出现在睡眠时! 


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视频中的左图显示了在一只醒着的老鼠的大脑中有多少脑脊液在流动—— 几乎没有。然而同样是这只老鼠,如果我们稍等一下,右图中等到它睡着,我们就可以看到脑脊液在大脑里快速地流动,同时我们发现,在大脑即将睡着的时候脑细胞看起来变小了,这样,细胞之间就产生了空隙,这些空隙得以让脑脊液流动,也让废物被清除了。


这样看起来,伽林提出的“人睡觉时大脑中会有液体流动”的想法,应该是正确的思路。2000年后,我们自己的研究证明了大脑清醒时所发生的一切。在大脑紧张工作时,它一直将清理那些细胞空隙间的废物的工作推迟。然后,在大脑要睡觉时,就切换到了“清理模式”,开始清理脑细胞间隙之间已经积累了一天的废物。所以这有点像我们在周内工作的时候,没有时间做家务,于是将家务推迟了,等周末到了,我们就会把所有要做的家务都做好。

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到现在,我们已经说了很多关于废物清理的事,但是我还没有具体介绍 废物的种类—— 那些为了保持我们健康,大脑必须要清理的废物——的种类。


近期的研究关注最多的废物是淀粉样β蛋白,这是一种大脑始终会产生的蛋白质。就在此刻,我的大脑就正在产生淀粉样β蛋白,你的也是。 但是患有老年痴呆症的人,在他们脑细胞的间隙中淀粉样β蛋白生成、聚集,不能被及时清除。淀粉样β蛋白的累积是形成这种疾病的关键步骤。


所以我们测量了大脑在清醒状态下淀粉样β蛋白的清理速度与大脑沉睡时的清理速度,进行对比。我们发现在睡眠中的大脑淀粉样β蛋白的清除速率更快。


那么,如果睡眠是大脑进行废物清理的关键步骤,那么这就会奇迹般地改变我们对睡眠、淀粉样β蛋白和老年痴呆症的认识。一系列临床试验证明,在那些老年痴呆症还不是很严重的患者中,睡眠质量和睡眠时间的恶化,与大脑中淀粉样β蛋白的集聚有着很大的关系。然而,值得指出的是这些研究没有证实睡眠的缺乏或者低质量的睡眠会引起老年痴呆症。但明确指出了如果大脑不及时清理废物(如淀粉样β蛋白)来维持它自身的清洁,很可能会促进像老年痴呆症这样的病症的发展。

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那么,这个新的研究告诉我们,也就是我现在要告诉你们每个人的:


我们每晚都在睡觉,但是我们的大脑却从未休息过。虽然我们的身体看起来不动了,但是我们的思维却在到处梦游。大脑的这些组织始终在辛苦地工作,保持这个及其复杂的“机器” 的清洁。就好像家务是一份脏兮兮、费力不讨好的工作,但是却是那么重要。如果你有一个月都不打扫你的厨房,很快你的家就会变得不适合居住。但是如果换作大脑,拖延“不做家务”的结果,将会比不清理厨房台面的结果要严重得多。因为对于大脑来说,不清理的后果会危及我们思维、身体的健康与功能。

熬夜患者必看,大脑是这样自我清理的

今天我们大脑所做的这些基础的、“家务”一般的苦差事,,可能对防止与治疗明天的精神疾病具有重要的意义。


讲者


熬夜患者必看,大脑是这样自我清理的

神经科学家Jeff Iliff


俄勒冈健康与科学大学的麻醉和围术期医学教授,曾作为罗切斯特大学医学中心的团队中的一员,参与发现了大脑清理系统(命名为“脑部类淋巴系统”)


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