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睡觉时,大脑是怎么清除代谢垃圾的?

从生命科学的角度讲,“排毒”通常是指将身体产生的有毒有害的物质排出体外,其中最重要的“排毒”系统是淋巴系统。淋巴系统也是人体重要的防御功能系统,能帮助排出细胞的代谢废物,以及抵御各类致病因素攻击。

身体需要排毒,大脑是否也需要排毒呢?

答案是肯定的。

 

1.大脑也会产生垃圾

 

大脑不仅是人体最重要的器官,还是耗能最大的器官,虽然只占体重的2~3%,但却消耗人体总能量的25%。大脑通过血液循环系统获得营养和氧气,同时产生数量巨大的代谢垃圾。

大脑产生的这些代谢垃圾中,有两种蛋白质危害巨大:

β-淀粉样蛋白和tau蛋白。

这两种垃圾是如何危害我们的身体呢?

大家都听说过阿尔兹海默症吧,俗称老年痴呆,这是一种神经退行性疾病,目前,科学已经证实,β-淀粉样蛋白和tau蛋白水平较高时,与神经变性之间存在因果关系。

 

 

2.大脑如何清除代谢垃圾

 

我们知道,淋巴系统所执行的一个重要生物学功能就是清除体内废物,淋巴系统存在于大多数身体器官和血管中,却唯独没有延伸到大脑,所以,大脑里的垃圾不是通过淋巴系统清除的。

那大脑是如何将这些代谢垃圾清除呢?

有一个重要的物质——脑脊液。

2012年,美国罗切斯特大学医学中心(URMC)的研究人员发现了大脑中也存在废物清理系统,他们将其称为类淋巴系统。你可以把这个系统想象成,一个贴附在血管壁周围,连接大脑血管的通道网络。

类淋巴系统随着动脉搏动及时将脑脊液泵送到大脑外围管道(内圈管道输送血液),脑脊液快速流经脑组织,将多余的蛋白和废物一并清理掉,然后沿脊柱向下转移到淋巴系统,废物最终进入肝脏被分解。

2019年, 美国波士顿大学神经科学家劳拉·刘易斯(Laura Lewis)团队做了一项研究,研究结果发表在《科学》杂志上。

刘易斯团队让13名志愿者带上脑电帽,在核磁共振(MRI)机器里睡觉,目的是检测睡眠状态下的大脑血流情况。他们的研究结果用人话来总结一下,就是:

人在清醒时,血液在大脑里不停地循环流动,供给大脑能量同时也产生垃圾,但由于通道被血液完全占据,脑脊液很少有机会清扫垃圾,只有等到我们睡着,大脑里的血液得到指令,大量流出大脑,腾出了空间,脑脊液才能乘机进行冲洗和清洁,将大量的毒素带走,沿着脊柱向下,进入淋巴系统。

 

3.深度睡眠清除大脑垃圾

 

脑脊液一般在我们睡觉的时候开始工作,这是因为当我们清醒时,血液很忙,脑脊液没有机会进入脑组织清除垃圾。

2021的1月21日,《Science Advances》发表了一篇标题是《Deep sleep takes out the trash》的文章,翻译成中文是:深度睡眠清除大脑垃圾。

这是美国西北大学领导的团队做的一个研究,他们通过研究睡眠-唤醒周期的神经元与人类惊人相似的果蝇的大脑活动和行为发现:深度睡眠可以清除大脑中的废物,而这些废物就包括可能导致神经退行性疾病的有毒蛋白质。

上文中提到的将大脑清理垃圾的系统称之为类淋巴系统的团队,美国罗切斯特大学医学中心(URMC)的研究人员,在2020年有新的发现,他们通过研究小鼠的睡眠-清醒周期,得出结论:

类淋巴系统的运转受生物钟的控制,扰乱昼夜节律会阻止大脑中有毒废物被有效清除,也就是说,晚上不睡,白天补觉的人群,虽然睡眠时长足够,但是将来患神经退行性疾病的风险要比正常作息的人要高。

所以,晚上一定要好好睡觉啊。

 

                                                  (来源:中国睡眠研究会)

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