新的研究发现,在睡眠期间,脑电波不仅带来安稳与清爽的睡眠体验,更扮演着将大脑废物排出的关键角色。华盛顿大学圣路易斯医学院的研究团队,近期在《自然》期刊上发表了一篇题为“Neuronal dynamics direct cerebrospinal fluid perfusion and brain clearance”的论文,揭示了这一神奇现象。
该研究发现,当单个神经细胞协同工作时,它们会产生有节奏的脑电波,推动液体在致密的脑组织中流动,从而冲洗掉大脑中的废物。论文第一作者兼共同通讯作者Li-Feng Jiang-Xie博士形象地解释说:“这些神经元就像微型泵,它们的同步活动推动液体流动,将大脑中的垃圾清除。”
大脑是一个能量消耗巨大的器官,脑细胞在完成思考、情感和身体运动等任务时,会产生代谢废物。华盛顿大学圣路易斯医学院的Jonathan Kipnis教授指出:“大脑必须有效地处理这些代谢废物,否则它们会堆积起来,可能导致神经退行性疾病。”
研究人员在熟睡的小鼠大脑中发现,神经元通过协调的电信号,产生有节奏的脑电波,从而驱动大脑的清洁工作。他们进一步实验发现,当特定的大脑区域被沉默,即该区域的神经元不再产生有节奏的脑电波时,新鲜的脑脊液无法流入这些区域,而滞留的废物也无法被排出。
Kipnis教授进一步提出了一个引人深思的问题:“我们睡觉的一个主要原因是为了清洁大脑。如果我们能找到办法加强这一清洁过程,是否就意味着可以减少睡眠时间而保持健康呢?”他提到,有些天生睡眠较少的小鼠大脑健康状况良好,这是否与他们大脑废物清除效率更高有关?
研究团队还指出,脑电波模式在睡眠周期中会发生变化,其中振幅较大的脑电波能以更大的力量推动液体流动。他们未来计划研究为什么神经元在睡眠时会发出不同节奏的脑电波,以及大脑的哪些区域更容易堆积废物。
Jiang-Xie博士用洗碗作比,解释说:“大脑的清洁过程可能就像洗碗,开始时用大而缓慢的动作清洁可溶性废物,然后加快速度、减小幅度,以清除更顽固的污渍。大脑可能根据废物的类型和数量来调整清洁策略。”
这一研究不仅为我们揭示了睡眠时脑电波的新功能,也为预防和治疗神经退行性疾病提供了新的思路。或许在不远的将来,我们能够通过增强大脑的清洁能力,实现更高效的睡眠,从而保持身心健康。