Science：打破旧观点，睡眠也是一种高度有序的体液运输状态

为什么慢性压力、抑郁症、心血管疾病、睡眠不足和衰老等状况都与更高的痴呆风险相关？在《科学》杂志上发表的一篇新综述文章中，罗切斯特大学医学院神经科学家 Maiken Nedergaard提出，这些看似不同的疾病可能都指向同一个生物学问题：睡眠依赖性脑节律紊乱，而这种节律有助于清除大脑中的废物。

这篇文章提出了一种看待睡眠的新视角，它不仅将睡眠视为休息时间，更将其视为一种高度有序的生物状态，协调大脑化学物质、血管运动和脑脊液流动，从而支持大脑夜间的自我清洁过程。文章还指出，心率变异性是一种潜在的生物标志物，目前已可通过可穿戴设备进行追踪，它是一种简单、无创的评估睡眠相关大脑健康状况的方法，并可用于识别认知能力下降风险较高的人群。

“睡眠并非一种安静或不活跃的状态，” Maiken Nedergaard说。“在睡眠期间，大脑会进入一种协调的节律状态，这种节律似乎有助于其最重要的日常功能之一。”

2012年，罗切斯特大学医学院的Nedergaard实验室发现了脑淋巴系统，这一发现彻底改变了神经科学研究。脑淋巴系统是一个遍布全脑的网络，它使脑脊液在血管周围的组织中循环，帮助清除代谢废物。该系统在睡眠期间尤为活跃，此后成为阿尔茨海默病、帕金森病、中风、创伤性脑损伤和其他神经系统疾病研究的核心。

同步睡眠节律

这篇文章重点关注神经调节剂——脑化学物质，如去甲肾上腺素、血清素、多巴胺和乙酰胆碱，它们在清醒状态下调节情绪、注意力、学习和行为。

这些系统在非快速眼动睡眠期间表现不同，会同步形成缓慢的、重复的振荡，大约每分钟发生一次。这些节律与大脑活动、心率、呼吸、血管运动和脑脊液流动的变化有关。

“几十年来，我们对睡眠的理解主要集中在记忆和恢复方面，现在逐渐兴起的观点是，睡眠也是一种高度有序的体液运输状态，有助于维持大脑健康。”

睡眠与大脑的清洁系统

这些同步振荡通过驱动血管大小的缓慢节律性变化（称为血管运动）来为淋巴系统提供能量。这些血管运动独立于心脏的泵血作用，有助于推动脑脊液流经大脑并清除废物，包括与阿尔茨海默病和其他痴呆症相关的β-淀粉样蛋白和tau蛋白。

Nedergaard认为，当衰老、压力、精神疾病、心血管疾病、睡眠不足或某些药物扰乱这些节律时，大脑清除有毒蛋白质的效率就会降低。

Nedergaard说：“许多增加痴呆风险的疾病也会扰乱大脑的睡眠节律。我们的研究表明，这些可能并非彼此独立的现象。它们可能通过大脑在睡眠期间清除废物的能力而联系起来。”

一种潜在的新生物标志物

文章还重点指出，心率变异性（即心跳间隔时间的细微变化）可能是一种与睡眠相关的脑部健康生物标志物。研究人员发现，睡眠期间的心率波动似乎与大脑中发生的神经调节节律密切相关。

Nedergaard认为，这最终可能会提供一种非侵入性方法来监测大脑夜间清除系统的健康状况，并有可能在症状出现之前识别出认知能力下降风险较高的人群。