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人為什么要睡覺？自古希臘以來，這個問題一直讓哲學(xué)家和科學(xué)家著迷。從實際的角度來看，睡眠是一個令人費解的生物狀態(tài)，特別是從果蠅到露脊鯨，幾乎每一個動物物種都多少有睡眠的狀態(tài)。但是，這個睡眠期有顯著的缺點，睡著了似乎就失去了對周圍環(huán)境的警覺，尤其對于食肉動物而言。如果睡眠不執(zhí)行重要的生物學(xué)功能，那么其也許是進化中的最大錯誤之一。
雖然最近一些科學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，睡眠可以幫助存儲和鞏固記憶，這些好處似乎在比重上不大于隨附的漏洞，如此導(dǎo)致科學(xué)家推測睡眠—覺醒的周期一定具有一個更重要的基本功能。
清除廢物最活躍期
“一宿好的睡眠質(zhì)量有助于頭腦更清楚”，這句古老格言的含義被新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)刷新。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)、英國廣播公司10月17日報道，美國羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（URMC）一項研究表明，人們在睡覺時，清除大腦中廢物的系統(tǒng)最活躍。這個啟示可能改變科學(xué)家對睡眠生物目的的理解，指向治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的新方式。該研究結(jié)果發(fā)表在10月17日的《科學(xué)》雜志上。
該論文主要作者、羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心主任聶德卡·尼德瓜德說：“這項研究表明，大腦在睡著和清醒的時候，有著不同的功能狀態(tài)。事實上，恢復(fù)性睡眠的本質(zhì)似乎是積極清除覺醒時所積累的神經(jīng)活動副產(chǎn)品的結(jié)果。”
該研究揭示了大腦獨特的清除廢物的方式，在睡眠過程中，高效活躍的類淋巴系統(tǒng)（the glymphatic system）負責(zé)清除阿爾茨海默氏癥和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病的毒素。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，在睡眠時腦細胞按比例縮減，以允許更有效地去除廢物。
看來大腦可能是個凌亂的場所，所幸的是，它有一套良好的“環(huán)衛(wèi)”管道系統(tǒng)。尼德瓜德說：“這些發(fā)現(xiàn)對治療腦部疾病，如老年癡呆癥有著顯著影響。準確認識如何及何時激活大腦類淋巴系統(tǒng)清除廢物，是努力調(diào)節(jié)這個系統(tǒng)，使其更有效工作的首要關(guān)鍵步驟?！?/p>
腦中獨特凈化系統(tǒng)
在此項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，與廣為人知的身體淋巴系統(tǒng)相比，人體的第二套凈化系統(tǒng)——大腦凈化系統(tǒng)的清潔速度更快。
該系統(tǒng)對大腦而言是具有獨一無二清除廢物功能的系統(tǒng)，其負責(zé)處理身體其余部分的細胞廢物處置，而淋巴系統(tǒng)沒有延伸到大腦。這是因為大腦維護著它自己封閉的“生態(tài)系統(tǒng)”，由一個復(fù)雜系統(tǒng)分子網(wǎng)關(guān)即血—腦屏障，緊密控制進入和退出大腦的物質(zhì)。
在身體的大部分區(qū)域，由血管構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)都攜帶著淋巴液，其可以清除多余的血漿、死亡血細胞、各種碎屑及其他的身體垃圾。但是大腦卻不同，它浸沒在腦脊髓液（CSF）中。幾十年來，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家一直認為這種腦脊髓液只是單純地攜帶可溶性腦部垃圾，慢慢地擴散至各組織，再將其攜帶的“貨物”帶出神經(jīng)系統(tǒng)并最終匯入身體血液中。但他們測定不出這些腦脊髓液到底都在進行著什么活動，而這種情況現(xiàn)在發(fā)生了改變。
大腦清除廢物的過程長期逃避了科學(xué)家的視線，一個簡單的事實是觀察它只能在活的大腦中進行，在新的成像技術(shù)即雙光子顯微鏡出現(xiàn)之前，幾乎是不可能的。通過使用這些技術(shù)，研究人員能夠觀察顯著類似人類大腦的鼠腦，發(fā)現(xiàn)腦部類淋巴系統(tǒng)相當于一個管道系統(tǒng)依附大腦血管，通過大腦的組織泵送腦脊髓液，沖洗廢物進入循環(huán)系統(tǒng)，最終順著血液總循環(huán)系統(tǒng)到肝臟。
以往，研究人員認為腦脊髓液在腦部垃圾清理方面的功能是單程的，只是單純地將攜帶垃圾顆粒的流體從腦部送入身體。然而，現(xiàn)在他們發(fā)現(xiàn)，這是一個再循環(huán)系統(tǒng)，將近40%的流體會重新回到腦部。
垃圾為啥須睡時“倒”
在睡眠過程中，類淋巴系統(tǒng)可能會更活躍的隱含線索之一是，事實上在熟睡時大腦消耗的能量沒有大幅減少。研究人員推測，因為腦脊髓液需要很多的能量，當我們清醒狀態(tài)積極處理信息時，清除的過程可能與大腦必須執(zhí)行的功能不能兼容。
由于未加抑制積累的有毒蛋白質(zhì)，如β-淀粉樣蛋白可導(dǎo)致阿爾茨海默氏癥（老年癡呆癥），所以從大腦及時移除這些廢物是非常必要的。事實上，幾乎所有的神經(jīng)退行性疾病都與細胞廢物的積累有關(guān)。通過一系列的老鼠實驗，研究人員觀察到在睡眠時，類淋巴系統(tǒng)明顯要活躍10倍，沉睡的大腦會去除更多的β-淀粉樣蛋白。
尼德瓜德說：“大腦只有用有限的能量‘倒’垃圾，似乎必須在是清醒有意識時抑或睡著時清理這兩種不同的功能狀態(tài)中選擇。我們可以把它想像成在舉辦一個家庭聚會，你可以招待客人，或收拾屋子，但你不能真正同時進行?！?/p>
另一個驚人的發(fā)現(xiàn)是，睡眠期間大腦中的細胞“縮水”了60％。這種收縮給細胞之間創(chuàng)造了更多的空間，允許腦脊髓液更自由地通過大腦組織清洗廢物。相反，處于清醒狀態(tài)時，大腦的細胞緊密地聯(lián)系在一起，限制了腦脊髓液的流量。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在睡眠中一種叫做去甲腎上腺素的激素不太活躍。當大腦需要變得警覺，通常對恐懼或其他外部刺激反應(yīng)時，這個神經(jīng)遞質(zhì)將被釋放。研究人員推測，去甲腎上腺素可作為“主調(diào)節(jié)器”控制大腦的細胞在睡眠—覺醒周期的收縮和擴張。
由此可見，睡眠是生物進化過程中一個最不可或缺的基本功能。而對于現(xiàn)代社會的人們來說，無論生活節(jié)奏多快，該睡則睡，切不可錯過每天保養(yǎng)大腦的最佳時期。
