出品：科普中国

作者：王飞（神经科学博士）

监制：中国科普博览

编者按：为解码生命科学最新奥秘，科普中国前沿科技项目推出“生命新知”系列文章，精选生命科学领域前沿成果，第一时间用通俗语言进行解读。让我们深入生命世界，探索无限可能。

睡眠研究领域存在的一种类淋巴系统清洗假说近年备受关注。这指的是进入睡眠后，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。

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，科学家们通过实验分析认为过去对睡觉“排毒”的推断是有偏差的。那睡眠和大脑的关系是什么？人类如何“洗脑”呢？我们一起来看看。

我们脑中进水了吗？

人们常说“你的脑中进水了”来说明某些人脑子愚笨或者反应出错。可是现实中，我们的脑中就是因为充满了“水”，所以才能很好地运转。有研究说人脑中有150ml的“水”，也就相当于一小杯啤酒的体积。那为什么人脑中有水呢，不应该是血液吗？

其实人脑中的水叫做“脑脊液”，是一种无色透明的液体，人的大脑就悬浮浸泡在脑脊液中。如果你看过车祸实况，就知道脑浆飞溅不是红色的血液横飞，而是更像一滩倒掉的豆腐脑。

血液之所以不能直接和大脑接触，是因为在血管和大脑之间有个血脑屏障，这个屏障保证了人脑这个人体司令部和外界隔绝开来，不让大脑轻易受到外界有毒物质的入侵，也限制了体外一些激素对大脑的影响。

因为血液无法给大脑提供养分和氧气，所以血液就在血脑屏障处形成了脑脊液，只有脑脊液可以在人脑中流动，供大脑进行工作。脑脊液在颅骨内不是一潭死水，它也是要不断流动的，从脑室流向中脑导水管。

而脑室和中脑导水管其实可以看作是脑中的“洞”和“坑”。脑中一共有四个比较大的洞，分别叫做第一、二、三、四脑室，这些脑室中充满了“水”。而人脑中又有个类似下水道的坑，叫做中脑导水管，脑脊液就是通过这“坑”流出大脑的。

大脑中的血脑屏障，脑室和脑脊液流向。

（图片来源：参考文献1）

为什么要“洗脑”？

人脑中的脑脊液一直在流动，也在不停地更换。有研究称，人脑在一天24小时内需要进行四次脑脊液的更换。那为什么我们需要一直换水呢？难道大脑的水中也养了鱼吗？

是的，大脑中的鱼就是我们的脑细胞，他们虽然不会像鱼一样游来游去，但是它们也会排泄废物，没多久脑脊液就充满了它们代谢出来的有毒物质和废物。

所以大脑进化成一种类淋巴系统，这种类淋巴系统主要由脑中的胶质细胞负责，叫做胶质淋巴系统。这个系统就相当于给人脑这个大鱼缸装上了过滤器，不停地给大脑换水。这种胶质淋巴系统对大脑中脑脊液的更换清洗就是一种“洗脑”，人类的大脑就是通过这种“洗脑”才能够保持清醒。

大脑虽然只占人体重量的2%，也就三斤左右，还没有个西瓜重，但是需要消耗人体20%的能量，可谓是个耗能大户。在这么多的消耗工作中，大脑也产生了很多有毒物质，比如活性氧、免疫球蛋白、蛋白质片段等。

更为可怕的是β-淀粉样蛋白的沉积，这是一种与阿尔茨海默病相关的蛋白质。这些蛋白质的沉积和老年痴呆症的发生有说不清道不明的关系。

虽然年轻人经常熬夜，也没见大脑坏掉呀？可是有研究发现，虽然年轻人的大脑可以从短期的睡眠不足中迅速恢复，但慢性、长期的失眠和睡眠紊乱会对大脑的新陈代谢造成强烈的应激压力。结果导致与警觉和正常皮层功能有关的关键神经元发生变性，与衰老和神经变性相关的蛋白质不断积累，这可能让熬夜的人更容易得上老年痴呆症。

也有研究证明老年人就不经常“洗脑”，它们脑脊液的更换率只有年轻人的10%。年轻人经常熬夜，就相当于有了个老人的大脑，里面都是洗不干净的废物。听了这些，年轻人们还继续熬夜吗？

通过先进的成像技术，研究者发现大脑在睡眠的时候脑脊液的流动速率升高。

（图片来源：参考文献2）

什么时候“洗脑”呢？

洗脑经常发生在晚上，也就是我们睡觉的时候。这就像马路上的清扫车和垃圾车为了不影响白天的正常工作，一般都是在清晨、傍晚，甚至晚上工作的。

我们的大脑当然也不傻，这套清洗系统会在晚上开启，白天关闭。这样洗脑就变成了一种睡觉时特殊的功能。

关于为什么经常在晚上“洗脑”的问题，科学界也没有一个定论。这不，最近他们又“吵”起来了。之前的一项研究说，他们对小鼠实施了麻醉，将微小的荧光示踪剂注入它们的脑脊液发现，这些示踪剂迅速进入了大脑，并沿着特定、可预测的路径从脑中排出。

当小鼠入睡后，脑脊液可以更自由地流动，甚至达到脑部更深的部位。在清醒的脑中，脑脊液只能沿着大脑表面流动，而且清醒时的脑脊液流量仅为睡眠时的5%。而睡眠时大脑清除废物的速度可达清醒时的2倍。

在对小鼠进行了一系列的研究之后，团队发现当小鼠的大脑处于睡眠或麻醉状态之下时，它一直忙于清除在清醒时积累下来的那些垃圾。这个结果一出一下子就震惊全场，貌似首次证明了睡觉“洗脑”的假说。

然而，“打脸”的结果也相继而来。一篇在2024年5月13日发表的文章通过直接测定清醒、睡眠、麻醉状态下的小鼠大脑的代谢物清除速率，发现在睡眠和麻醉状态下大脑对物质的清除速率会显著降低。

这一结果和前面的结果截然相反，而且暗示了睡眠过度还会使大脑运转失常。这对睡眠的核心功能是清除大脑中毒素这一传统观念提出挑战。

当然，科学上的争论是常有，关于到底睡眠的时候“洗脑”的速率是高还是低的问题，让我们拭目以待。但是不管是大脑在晚上“洗脑”还是在白天“洗脑”，胶质淋巴系统对大脑杂质的清理工作是不容忽视。

清醒和睡眠时大脑各项参数的不同，比如睡眠时大脑的温度会下降两度，脑电波变得平缓。

（图片来源：参考文献3）

好好睡觉才更重要

不管晚上我们到底需不需要“洗脑”，睡眠的重要性都是不言而喻的。比如说，海豚和鲸鱼会让大脑的两个半球交替睡觉，这样能够保证他们既能睡个好觉，也能边睡边游泳。

如果睡觉真的是可有可无的，那为什么我们生命中的至少三分之一都在睡觉？睡眠到底有哪些功能呢？除了上面说的它可以帮助大脑清理代谢废物外，它还可以强化免疫功能、进行记忆加工和存储等。

但还有很多人的睡眠被剥夺，或者具有睡眠障碍。能够睡个安稳觉对他们来说都是个奢望。研究证实，长期睡眠不足会导致躯体不适，还可能诱发精神恍惚、出现幻觉等精神问题，甚至引发死亡。

掌握好改善自己睡眠的策略才是最有益的。一般来说，通过适当运动、规律饮食可以改善睡眠。很多人睡不好，就是因为运动不足，胃动力不足，一到晚上就反胃胃灼热，这就影响了睡眠。

另外就是规律睡眠，养成良好习惯。睡眠也是生物节律的一部分，太阳东升西落，季节春夏秋冬，这些规律性的变化影响了我们的生物体。晚上睡觉，白天活动，这也是生物节律的要求。有规律的睡眠，保持好生物节律，对于我们的身体是有百利而无一害的。

建议大家放下压力，没有什么是比好好睡一觉更重要的。

参考文献：

1.Neurochem Res. 2015 December ; 40(12): 2583–2599.

2.Science. 2013 Oct 18;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. PMID: 24136970; PMCID: PMC3880190.

3.Science，374,556-559(2021).DOI:10.1126/science.abi8372

来源: 中国科普博览

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