科學傢熱議：新研究挑戰“睡眠幫助清除大腦毒素”之說

“虽然我们的研究证明清除毒素可能不是我们需要睡眠的关键原因，但睡眠的重要性是无可争议的。睡眠中断是痴呆症患者的常见症状，我们仍然不知道这是不是疾病进展的结果或驱动因素。出于某种原因，良好的睡眠很可能有助于降低痴呆症风险。”

人需要睡眠，至今没人真正知道为什么。过去10年流行的一个理论是，睡眠通过类淋巴系统（glymphatic system）从大脑中清除废物和毒素。支持者说，睡眠问题会破坏这个过程，从而增加患阿尔茨海默病和其他脑部疾病的风险。

近年来，一些科学家对这一理论的某些方面提出了挑战。近日，一项新研究测量了小鼠大脑中荧光染料的清除率和液体运动，表明这个过程实际上与清醒、睡眠或麻醉状态无关。在睡眠和麻醉期间，大脑的毒素清除率和液体运动显著降低，而不是增加。

相关研究以简短通讯（brief communications）的形式于2024年5月13日在线发表于《自然-神经科学》（Nature Neuroscience），通讯作者是英国伦敦帝国理工学院（Imperial College London）痴呆症研究所的Nicholas P. Franks和 William Wisden。

2013年，美国罗切斯特大学（University of Rochester）的神经科学家Maiken Nedergaard及其团队将荧光染料注入实验小鼠的小脑延髓池，用于观察脑脊液（CSF）的实时流动。小脑延髓池位于颅后窝的后下部，大脑的外部，为大脑提供脑脊液。研究团队发现，与清醒时相比，当小鼠处于睡眠或麻醉状态时，脑脊液的流入量增加，穿透大脑。

研究人员因此得出结论：小鼠睡眠时，更多的液体流经大脑并排入血液或淋巴管。Nedergaard提出，这种外排依赖神经元之间的微小淋巴管泵送液体，她的团队在早期的一项研究中已经确定了这一点。

在近日发表的研究中，Nicholas Franks等人使用了不同的技术，他们将荧光染料直接注射到小鼠的大脑中，并用远离注射部位、在大脑另一部分的传感器测量其浓度。该传感器显示，在小鼠清醒时，荧光染料比它们睡着或麻醉时少得多。

美国加州大学圣塔芭芭拉分校（University of California, Santa Barbara）的生物学家Stephen Proulx称这项新研究的方法“非常聪明”。2018年，Proulx团队有类似发现，当时他和同事将荧光染料注射到小鼠的小脑延髓池中，发现它们在清醒的小鼠中比在麻醉的小鼠中更快地进入全身血液。

据《科学》（Science）杂志报道，Nedergaard表示，这项新研究并没有严重挑战她的结果。“你不能做一些完全不同的事情，然后说所有的旧数据都是错误的。”她说。

据悉，Nedergaard正在给《自然-神经科学》写信，详细说明她的担忧。其中之一是染料在清醒和睡眠时以相同的速度泵入，可能会导致虚假的结果。她的研究发现，神经元在睡眠期间会萎缩，这可能会降低大脑中的压力，并影响荧光染料流过大脑的速度，不过这一说法遭到他人质疑。

Nedergaard的主要担忧是，直接注射荧光染料会损害大脑——淋巴系统很脆弱，很容易崩溃。挪威奥斯陆大学（挪威文：Universiteteti Oslo）的Per Kristian Eide说，Franks团队没有测量皮层中的荧光染料，而皮层是大多数淋巴清除发生的地方。

荷兰阿姆斯特丹大学（University of Amsterdam）医学中心的循环专家Erik Bakker说，大脑可能有多种废物清理机制，小分子（如荧光示踪剂）和大分子（如阿尔茨海默病相关蛋白β淀粉样蛋白）可能以不同的方式离开大脑。

Nedergaard的团队正在研究一种啮齿动物模型，该模型产生的废物可以在离开大脑时被精确追踪。与此同时，Franks的团队计划研究不同大小的分子在大脑中的行为方式，以及可能首先将含有废物的液体泵入器官的机制。

“虽然我们的研究证明清除毒素可能不是我们需要睡眠的关键原因，但睡眠的重要性是无可争议的。”研究共同负责人Bill Wisden在一份新闻稿中解释，“睡眠中断是痴呆症患者的常见症状，我们仍然不知道这是不是疾病进展的结果或驱动因素。出于某种原因，良好的睡眠很可能有助于降低痴呆症风险。换个角度看，我们研究表明，大脑在清醒状态下的清除效率很高。一般来说，清醒、活跃和锻炼可以更有效地清除大脑中的毒素。”