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Your Good Partner in Biology Research

Science闡析睡眠的重要性

日期:2013-10-21 10:20:33

一夜好眠實際上有可能清凈了我們的頭腦。研究人員首次利用小鼠證實了,睡眠過程中有可能增大了腦細胞之間的空間,使得大腦能夠清除掉清醒狀態時累積的毒素。這些結果表明了睡眠在健康和疾病中所起的作用。研究論文發表在1018日的《科學》(Science)雜志上。

 

研究的領導者、羅徹斯特大學醫學中心轉化神經醫學中心聯合主任Maiken Nedergaard博士說:“睡眠改變了大腦的細胞結構。看起來是一種完全不同的狀態。”

 

幾個世紀以來,科學家和哲學家們一直想知道為什么人們需要睡覺,以及它是如何影響大腦的。直到最近科學家們才證明睡眠對于儲存記憶至關重要。在這項新研究中,Nedergaard和她的同事們意外發現大腦有可能是在睡眠過程中清除了自身的有毒分子。

 

他們的研究結果表明,在睡眠過程中一種被稱作為“膠質淋巴系統”( glymphatic system)的上下水道系統有可能開啟,使得液體能夠快速通過大腦。Nedergaard博士實驗室近期發現,這一膠質淋巴系統幫助控制了腦脊髓液(CSF)的流動。腦脊髓液是一種環繞大腦和脊髓的透明液體。

 

美國]國立神經病及中風研究所(NINDS)項目主任Roderick Corriveau說:“Nedergaard博士和同事們就好像發現了一個隱秘的洞穴網絡,這些令人感到興奮的研究結果凸顯了這一網絡在正常腦功能中的潛在重要性。”

 

一開始,研究人員通過將染料注入到小鼠腦脊液中,觀察它流過小鼠大腦同時監測腦電活動對這一系統進行了研究。當小鼠處于睡眠或麻醉失去知覺的狀態時,染料迅速地流過大腦。與之相反,清醒狀態時的小鼠染料則幾乎沒有流動。

 

Nedergaard 博士說:“當小鼠清醒時只有很少的染料流入大腦,這讓我們感到非常驚訝。這表明在有意識和無意識狀態之間腦細胞間的空間發生了很大的改變。”

 

為了驗證這一想法,研究人員將電極插入到大腦中直接測量腦細胞之間的空間。她們發現當小鼠處于睡眠或麻醉狀態時,腦內的空間增大了60%

 

紐約大學Langone醫學中心教授Charles Nicholson說:“細胞外空間發生了一些顯著的變化。”

 

一些腦膠質細胞通過收縮或膨脹來控制通過膠質淋巴系統的流量。去甲腎上腺素是一種覺醒激素,已知也能夠控制細胞體積。與采用麻醉方法相似,用阻斷去甲腎上腺素的藥物處理清醒小鼠可誘導其喪失意志,提高腦液體流動量以及細胞之間的空間,進一步證實了膠質淋巴系統與意識之間的關聯。

 

以往的研究表明,與神經退行性疾病相關的毒性分子在腦細胞之間的空間累積。在這一研究中,研究人員通過將標記β淀粉樣蛋白注入小鼠腦內,檢測小鼠在睡眠或清醒時這些蛋白質在大腦中的存留時間,測試了膠質淋巴系統是否控制了這一過程。當小鼠處于睡眠狀態時,β淀粉樣蛋白更快消失,表明睡眠通常清除了大腦的毒性分子。

 

NINDS項目主任Jim Koenig說:“這些結果對于多種神經系統疾病或許有著廣泛的影響。這意味著,調控這一膠質淋巴系統的細胞有可能是治療多種疾病的新靶點。”

 

這些結果也突顯了睡眠的重要性。

 

“我們需要睡眠。它清潔了大腦,”Nedergaard博士說。

 


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