《自然》子刊：颠覆认知！科学家发现，睡眠不仅不会促进大脑清除废物，反而会降低清除效率丨科学大发现

*仅供医学专业人士阅读参考

看到论文标题的时候，奇点糕真的有点震惊了。

睡眠促进大脑垃圾清除，这事儿十年前就上过《科学》了，而且随后出的一些高分研究也能一定程度上相互印证，怎么突然就被颠覆了！

2013年《科学》发表的重要论文

但发表在《自然·神经科学》上的这篇短小精悍的论文，的确用数据告诉我们，睡眠和麻醉状态，并不会成为大脑清除垃圾的助力。实际上，与清醒小鼠相比，睡眠小鼠的大脑清除效率降低了约30%，麻醉小鼠则降低了约50%！

连论文作者自己也感到惊讶和困惑。看来我们对相关机制的理解可能又要从头开始了。

论文题图

要问大脑如何清除各种代谢废物和毒素，早有科学家提出了大脑的废物清除模型。简单来说，这个过程就是脑脊液沿软脑膜动脉流动，从血管周围间隙（PVS）中收集垃圾，最后沿静脉流出完成清洁。而动脉的舒张/收缩就成为该过程的主要动力源。

之前我们也介绍过一篇论文，论文观点认为血管搏动的昼夜节律变化，增加了睡眠期间脑脊液的流速和物质交换效率，是睡眠“洗脑”效率高的原因之一。这类观点也得到了不少研究的支持。

但本篇论文的研究者却对这种观点产生了怀疑。液体流量增加，真的意味着清除率的增强吗？

因此研究者们采用了更直接的实验方法，通过测量荧光染料在小鼠大脑中的扩散与清除，直接评估清醒、睡眠和麻醉镇静状态下的大脑垃圾清除效率。

首先，研究者将4kDa的异硫氰酸荧光素-葡聚糖（FITC-葡聚糖）注射到小鼠尾状核（CPu）中，监测到达额叶皮层的荧光，以确定FITC-葡聚糖在小鼠大脑中的扩散系数（D）。

有趣的是，无论在清醒状态还是睡眠状态，亦或是右旋美托咪定麻醉状态，小鼠脑内FITC-葡聚糖的扩散系数都是很一致的，平均32.1±1.9μm2s−1，与之前报告的啮齿动物类似数据基本一致。

这说明，4kDa FITC-葡聚糖在小鼠大脑皮层内的运动主要是依赖扩散。

清醒/睡眠期间扩散系数一致

接下来，研究者使用了另一种方法来估算大脑的清除率。使用约570Da大小的染料AF488，先在凝胶中计算出一定时长内的扩散曲线，再测量实验动物脑内染料浓度的变化，如果与预测曲线有峰值差异，就说明发生了大脑清除，从曲线变化可以估算清除率的变化。

实验中，研究者使用了右旋美托咪定（DEX）、氯胺酮-甲苯噻嗪（KET-XYL）、戊巴比妥（PENTO）三种不同的麻醉剂。从数据曲线可以看出，相较清醒状态，麻醉状态和睡眠状态下，大脑清除率竟然显著降低了！

麻醉和睡眠状态下大脑清除率降低

测量小鼠大脑切片的荧光强度，也会得出同样的结论。

研究者认为，《科学》及同类论文都涉及了将标志物引入脑脊液随后进入脑实质，脑脊液流速增加促进标志物分子加速进入皮层，与此同时清除也在发生。这就像同时注水放水，很难清楚地量化大脑清除率。

而这项研究给出了更直接的结论，睡眠，并不会增加大脑的清除效率。

但不可否认的是，睡眠障碍与痴呆等神经系统疾病的关系是的确存在的，良好的睡眠有助于降低痴呆风险——以协助清除毒蛋白之外的方式。

参考资料：

[1]https://www.nature.com/articles/s41593-024-01638-y

[2]https://www.imperial.ac.uk/news/253273/scientists-find-sleep-clear-brain-toxins/

本文作者丨代丝雨