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内容摘要

·新的研究表明，睡眠也许和清理大脑代谢废物有关。如果睡眠不好，导致代谢废物长期得不到有效清理，其结果很可能就是老年痴呆。

·不睡觉造成的损伤似乎并不是永久性的，很容易恢复。长时间睡眠不足才会对身体有害。

·大脑产生的代谢废物主要靠什么来清理呢？答案是脑脊液。这是一种像“水”一样清亮的液体。

·只有在深度睡眠时脑脊液才会流进脑组织中去为大脑打扫卫生。

·如果未来的科学家们能够掌握控制脑脊液流动的方法，就能更好地预防阿尔兹海默病。

地球上绝大部分陆生动物都要睡觉，人类自然也不例外。但动物们为什么非得睡觉呢？睡眠的功能到底是什么？这两个问题看似简单，但科学家们至今仍然没有找到答案。

男子11天零25分钟不睡觉精神出问题

休息两天后恢复

不管真正的原因到底是什么，我们每个人都知道硬挺着不睡觉的感觉是很糟糕的，这招甚至可以用来作为刑讯逼供的手段。

20世纪60年代，美国加州圣地亚哥市的一位名叫兰迪·加德纳（Randy Gardner）的高中生决定挑战一下人生，看看自己究竟能坚持多久不睡觉。最终他在几位科学家的轮番监督下保持清醒长达11天零25分钟，创下了人类不睡觉时间最长的世界纪录。

据说最后那几天他出现了严重的精神问题，具体表现为认知障碍、情绪失控和短期记忆力丧失等等，甚至还出现了幻觉，就像吸毒一样。

但是，结束试验之后他休息了两天就完全恢复了，此后似乎也没有留下什么后遗症。这说明不睡觉造成的损伤似乎并不是永久性的，很容易恢复。

深度睡眠

清除脑神经细胞产生的代谢废物

按照这个思路，有人提出了一个假说，认为睡眠的主要作用就是清除脑神经细胞产生的代谢废物。废物堆积过多当然不好，但如果堆积时间不长的话，只要通过补觉来清理一下，就能完全恢复原状。所以一个人偶尔熬个夜不是什么大问题，只有长时间睡眠不足才会对身体有害。

那么，大脑产生的代谢废物主要靠什么来清理呢？答案是脑脊液（Cerebrospinal Fluid）。这是一种像水一样清亮的液体，可以在脑组织和脊髓之间自由流动，其功能有点像清洁液，可以通过反复的冲洗将神经细胞产生的废物清理出去。

2013年有人做了个实验，发现小鼠的脑神经细胞在睡眠时体积会缩小，空出来的地方会被脑脊液迅速填补，科学家们据此猜测小鼠就是通过这种办法冲洗脑组织的。但这个过程只能发生在睡眠期间，也许这就是睡眠真正的意义所在。

但是，人类的脑细胞在睡眠时体积不会缩小，脑脊液是如何冲进大脑开始“干活”的呢？

美国波士顿大学的劳拉·路易斯（Laura Lewis）博士怀疑，人类脑脊液的流动与睡眠时的脑电波有关，双方很可能是同步的。众所周知，人类的睡眠分为快速眼动睡眠（REM）和非快速眼动睡眠（NREM）这两个阶段，前者的标志就是眼球快速转动，通常伴随着梦境的出现。后者则可以简单地理解为深度睡眠，此时脑神经元的放电模式趋向一致，要么大家一起放电，要么集体同时休眠。此时的脑电波频率会变慢，因此也被科学家们称为“慢波睡眠”（Slow Wave Sleep）。

为了研究脑脊液和脑电波之间的关系，路易斯博士设计了一个非侵入式脑神经实验。研究人员招募了13名志愿者，让他们头戴脑电波测量帽（EEG Cap）躺在核磁共振仪（MRI）里睡觉，前者可以测出志愿者的睡眠到底处于哪个阶段，后者可以测出志愿者脑部的血氧消耗情况，以及脑脊液的流动过程。

实验结果清楚地表明，人类脑脊液的流动和睡眠状态密切相关。每当志愿者进入深度睡眠时，脑脊液就会大量涌入脑组织，开始打扫卫生。

脑脊液

大脑打扫卫生

为什么只有在深度睡眠时脑脊液才会流进脑组织中去呢？路易斯博士认为这是有道理的。

原来，脑神经在工作时需要消耗大量氧气，这些氧气是被血液带进来的，人在清醒时（以及在REM睡眠时）脑神经一直在持续放电，耗氧量居高不下，所以血液必须保持高速流动，并充满整个脑组织，只有这样才能保证脑神经的氧气供应。但在深度睡眠阶段，当脑神经集体休眠时，耗氧量快速下降，不需要那么多血液了，此时脑部的血液流速便会降低25%左右，空出的部分则由脑脊液来填补，于是科学家们观察到志愿者的血液和脑脊液交替进入大脑，每20秒钟轮换一次。

换句话说，人类大脑在深度睡眠时放慢了脑神经放电的频率，从而减少了对血液的依赖，脑脊液便可趁机进入大脑，开始清理工作，睡眠就是通过这种方式为大脑打扫卫生的。

预防阿尔兹海默病

好好睡觉，别老熬夜

那么，大脑究竟有哪些废物需要每天清理呢？答案很可能包括β-淀粉样蛋白（β-Amyloid）。

熟悉阿尔兹海默病的人都知道，这种蛋白一直是该病最重要的病理指标，甚至一度被认为是该病唯一的病因。但是，此前专门针对这种蛋白的新药研发全军覆没，说明此病很可能另有原因，比如还有其他代谢废物与此病有关，这就是为什么光减少β-淀粉样蛋白没有用，必须将所有与阿尔兹海默病有关的代谢废物全部清理出去。

路易斯博士的这项研究正是与此有关的。她将研究结果写成论文，发表在2019年11月1日出版的《科学》（Science）杂志上。她相信，如果未来的科学家们能够掌握控制脑脊液流动的方法，就能动员起人体自身的清洁工，把脑部产生的所有废物全部清理出去，从而更好地预防阿尔兹海默病。

在这一天到来之前，我们也可以自救，方法就是好好睡觉，别老熬夜了。

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完

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文/袁越

编辑/李君

校对/余运西