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推翻认知!睡觉不能加速“排毒”?《自然》子刊研究或改写热门理论

Image▎药明康德内容团队编辑

睡眠毫无疑问是人类生存必需的一项行为,在缺乏睡眠的情况下,个体很容易产生各类负面影响,2023年发表于《细胞》的研究就发现,睡眠剥夺条件会促发活性氧的累积,并导致严重的炎症因子风暴。还有文章指出,缺觉会加速大脑生理学年龄衰老化,导致记忆衰退。

另外,睡眠研究领域还有一种类淋巴系统清洗假说近年备受关注,指的是进入睡眠后,淋巴液会涌进大脑,然后将白天累积的有毒物质一同带出,就如同大脑完成了清洗工作一般。

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Image图片来源:123RF

不过,伦敦帝国理工学院的Nicholas P. Franks教授团队对此却有着不同的看法,他和同事认为类淋巴清洗过程中仍然存在许多争议问题,包括参与清洗的大脑解剖路径、清洗的机制,有研究提出睡眠可以增加类淋巴液的总体流量来增强清洗效率,但其他研究却又有相反的发现。

为了进一步确认睡眠与有毒物质清洗的关系,在近期发表于《自然-神经科学》的论文中,他们直接测量了在清醒、睡眠或麻醉状态下小鼠大脑中的液体流量和清除效率,结果发现小鼠在睡觉期间,废物清除效率反而变低了,大脑间隙中的液体运动量也减少了,他们认为这可能预示着过去对睡觉“排毒”的推断是有偏差的。

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实验中,作者选取了特殊的荧光染料作为大脑有毒废物的代替品,他们先在体外的大脑凝胶模型扩散实验中调整了荧光分子的分子量,保证分子可以在实体大脑中实现合理扩散。

初步实验中,他们在小鼠的尾壳核注射了荧光分子,确认它与凝胶中的扩散过程类似,荧光分子会在6-7小时后在额叶皮层中达到顶峰,并逐渐消失。

随后他们观察了不同状态小鼠的荧光分子动态,作者分别在荧光分子注射3小时或5小时后收集了小鼠的大脑样本。根据比较,与保持清醒的小鼠相比,睡眠状态下小鼠的荧光分子清除效率降低了约30%,而麻醉状态下的小鼠效率降低了50%。他们认为,在睡眠和麻醉状态下大脑的废物清除效率会下降。

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▲小鼠睡眠期间,有毒废物的清除效率反而变低了(图片来源:参考资料[1])

研究团队举例并比较了过往另一项类似研究。早期发表于《科学》的一篇论文也曾借助荧光染料观察了它们在脑脊液中的变化,此项研究发现睡眠状态下,荧光分子从小脑延髓池注射后会渗透得更远,甚至进入皮层区域,因此认为睡眠状态下分子运动得会更快,清除活动应该更加活跃。

然而,Franks教授在新研究中有不一样的观点。他认为任何一个脑区的荧光分子浓度可以从进入速度加快的角度解释,但实际上也可以从退出速度变慢解释,换句话说,该研究在皮层中观察到的荧光分子,很可能是退出速度减慢,没有及时退出去而导致的。这种解释对其他类似的研究方式都能成立。

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▲睡眠对于降低痴呆症风险有重要作用,但新研究认为这可能与有毒废物清除无关(图片来源:123RF)
不过,作者也表示目前新研究的发现还有待进一步推进,未来还需要更多的实验来确认睡眠“排毒”减缓的具体机制以及原因,同时小鼠的实验结论是否适用于人类也有待证实。
他们强调,新研究并非否认了睡眠的重要性,只是对过去的类淋巴清除理论提出了新的观点。Franks教授解释道:“比如睡眠中断是痴呆症患者常见的症状,而良好的睡眠的确有助于降低痴呆症的风险,只是可能不像过去认为的那样通过清除毒物实现的。”
参考资料:
[1] Andawei Miao et al, Brain clearance is reduced during sleep and anesthesia, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01638-y

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