出品：科普中國
作者：王飛（神經科學博士）
監制：中國科普博覽
編者按：為解碼生命科學最新奧秘，科普中國前沿科技項目推出“生命新知”系列文章，精選生命科學領域前沿成果，第一時間用通俗語言進行解讀。讓我們深入生命世界，探索無限可能。
睡眠研究領域存在的一種類淋巴系統清洗假說近年備受關注。這指的是進入睡眠后，淋巴液會涌進大腦，然后將白天累積的有毒物質一同帶出，就如同大腦完成了清洗工作一般。
為了進一步確認睡眠與有毒物質清洗的關系，在近期發表于《自然-神經科學》的論文中，科學家們通過實驗分析認為過去對睡覺“排毒”的推斷是有偏差的。那睡眠和大腦的關系是什么？人類如何“洗腦”呢？我們一起來看看。
我們腦中進水了嗎？
人們常說“你的腦中進水了”來說明某些人腦子愚笨或者反應出錯。可是現實中，我們的腦中就是因為充滿了“水”，所以才能很好地運轉。有研究說人腦中有150ml的“水”，也就相當于一小杯啤酒的體積。那為什么人腦中有水呢，不應該是血液嗎？
其實人腦中的水叫做“腦脊液”，是一種無色透明的液體，人的大腦就懸浮浸泡在腦脊液中。如果你看過車禍實況，就知道腦漿飛濺不是紅色的血液橫飛，而是更像一攤倒掉的豆腐腦。
血液之所以不能直接和大腦接觸，是因為在血管和大腦之間有個血腦屏障，這個屏障保證了人腦這個人體司令部和外界隔絕開來，不讓大腦輕易受到外界有毒物質的入侵，也限制了體外一些激素對大腦的影響。
因為血液無法給大腦提供養分和氧氣，所以血液就在血腦屏障處形成了腦脊液，只有腦脊液可以在人腦中流動，供大腦進行工作。腦脊液在顱骨內不是一潭死水，它也是要不斷流動的，從腦室流向中腦導水管。
而腦室和中腦導水管其實可以看作是腦中的“洞”和“坑”。腦中一共有四個比較大的洞，分別叫做第一、二、三、四腦室，這些腦室中充滿了“水”。而人腦中又有個類似下水道的坑，叫做中腦導水管，腦脊液就是通過這“坑”流出大腦的。
大腦中的血腦屏障，腦室和腦脊液流向。
（圖片來源：Neurochem Res. 2015 December ; 40(12): 2583–2599. doi:10.1007/s11064-015-1581-6.）
為什么要“洗腦”？
人腦中的腦脊液一直在流動，也在不停地更換。有研究稱，人腦在一天24小時內需要進行四次腦脊液的更換。那為什么我們需要一直換水呢？難道大腦的水中也養了魚嗎？
是的，大腦中的魚就是我們的腦細胞，他們雖然不會像魚一樣游來游去，但是它們也會排泄廢物，沒多久腦脊液就充滿了它們代謝出來的有毒物質和廢物。
所以大腦進化成一種類淋巴系統，這種類淋巴系統主要由腦中的膠質細胞負責，叫做膠質淋巴系統。這個系統就相當于給人腦這個大魚缸裝上了過濾器，不停地給大腦換水。這種膠質淋巴系統對大腦中腦脊液的更換清洗就是一種“洗腦”，人類的大腦就是通過這種“洗腦”才能夠保持清醒。
大腦雖然只占人體重量的2%，也就三斤左右，還沒有個西瓜重，但是需要消耗人體20%的能量，可謂是個耗能大戶。在這么多的消耗工作中，大腦也產生了很多有毒物質，比如活性氧、免疫球蛋白、蛋白質片段等。
更為可怕的是β-淀粉樣蛋白的沉積，這是一種與阿爾茨海默病相關的蛋白質。這些蛋白質的沉積和老年癡呆癥的發生有說不清道不明的關系。
雖然年輕人經常熬夜，也沒見大腦壞掉呀？可是有研究發現，雖然年輕人的大腦可以從短期的睡眠不足中迅速恢復，但慢性、長期的失眠和睡眠紊亂會對大腦的新陳代謝造成強烈的應激壓力。結果導致與警覺和正常皮層功能有關的關鍵神經元發生變性，與衰老和神經變性相關的蛋白質不斷積累，這可能讓熬夜的人更容易得上老年癡呆癥。
也有研究證明老年人就不經常“洗腦”，它們腦脊液的更換率只有年輕人的10%。年輕人經常熬夜，就相當于有了個老人的大腦，里面都是洗不干凈的廢物。聽了這些，年輕人們還繼續熬夜嗎？
通過先進的成像技術，研究者發現大腦在睡眠的時候腦脊液的流動速率升高。
（圖片來源：引自：Science. 2013 Oct 18;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. PMID: 24136970; PMCID: PMC3880190.）
什么時候“洗腦”呢？
洗腦經常發生在晚上，也就是我們睡覺的時候。這就像馬路上的清掃車和垃圾車為了不影響白天的正常工作，一般都是在清晨、傍晚，甚至晚上工作的。
我們的大腦當然也不傻，這套清洗系統會在晚上開啟，白天關閉。這樣洗腦就變成了一種睡覺時特殊的功能。
關于為什么經常在晚上“洗腦”的問題，科學界也沒有一個定論。這不，最近他們又“吵”起來了。之前的一項研究說，他們對小鼠實施了麻醉，將微小的熒光示蹤劑注入它們的腦脊液發現，這些示蹤劑迅速進入了大腦，并沿著特定、可預測的路徑從腦中排出。
當小鼠入睡后，腦脊液可以更自由地流動，甚至達到腦部更深的部位。在清醒的腦中，腦脊液只能沿著大腦表面流動，而且清醒時的腦脊液流量僅為睡眠時的5%。而睡眠時大腦清除廢物的速度可達清醒時的2倍。
在對小鼠進行了一系列的研究之后，團隊發現當小鼠的大腦處于睡眠或麻醉狀態之下時，它一直忙于清除在清醒時積累下來的那些垃圾。這個結果一出一下子就震驚全場，貌似首次證明了睡覺“洗腦”的假說。
然而，“打臉”的結果也相繼而來。一篇在2024年5月13日發表的文章通過直接測定清醒、睡眠、麻醉狀態下的小鼠大腦的代謝物清除速率，發現在睡眠和麻醉狀態下大腦對物質的清除速率會顯著降低。
這一結果和前面的結果截然相反，而且暗示了睡眠過度還會使大腦運轉失常。這對睡眠的核心功能是清除大腦中毒素這一傳統觀念提出挑戰。
當然，科學上的爭論是常有，關于到底睡眠的時候“洗腦”的速率是高還是低的問題，讓我們拭目以待。但是不管是大腦在晚上“洗腦”還是在白天“洗腦”，膠質淋巴系統對大腦雜質的清理工作是不容忽視。
清醒和睡眠時大腦各項參數的不同，比如睡眠時大腦的溫度會下降兩度，腦電波變得平緩。
（圖片來源：Science，374,556-559(2021).DOI:10.1126/science.abi8372）
好好睡覺才更重要
不管晚上我們到底需不需要“洗腦”，睡眠的重要性都是不言而喻的。比如說，海豚和鯨魚會讓大腦的兩個半球交替睡覺，這樣能夠保證他們既能睡個好覺，也能邊睡邊游泳。
如果睡覺真的是可有可無的，那為什么我們生命中的至少三分之一都在睡覺？睡眠到底有哪些功能呢？除了上面說的它可以幫助大腦清理代謝廢物外，它還可以強化免疫功能、進行記憶加工和存儲等。
但還有很多人的睡眠被剝奪，或者具有睡眠障礙。能夠睡個安穩覺對他們來說都是個奢望。研究證實，長期睡眠不足會導致軀體不適，還可能誘發精神恍惚、出現幻覺等精神問題，甚至引發死亡。
掌握好改善自己睡眠的策略才是最有益的。一般來說，通過適當運動、規律飲食可以改善睡眠。很多人睡不好，就是因為運動不足，胃動力不足，一到晚上就反胃胃灼熱，這就影響了睡眠。
另外就是規律睡眠，養成良好習慣。睡眠也是生物節律的一部分，太陽東升西落，季節春夏秋冬，這些規律性的變化影響了我們的生物體。晚上睡覺，白天活動，這也是生物節律的要求。有規律的睡眠，保持好生物節律，對于我們的身體是有百利而無一害的。
建議大家放下壓力，沒有什么是比好好睡一覺更重要的。
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