睡眠是人体的一种修复过程，可以恢复精神和解除疲劳。人的一生中，大约三分之一的时间是在睡眠中度过，良好的睡眠是国际社会公认的三项健康标准之一，而睡眠时间过短、过长或睡眠不佳均会影响健康。

大脑废物清除，是从大脑中清除有害废物的过程。我们的大脑会不断产生废物，如果废物堆积过多，就会增加患阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的风险。

近日，挪威奥斯陆大学的研究人员在 Nature 子刊" Nature Communications "上发表了一篇题为" Sleep cycle-dependent vascular dynamics in male mice and the predicted effects on perivascular cerebrospinal fluid flow and solute transport "的研究论文。

该研究显示，睡觉的过程中，大脑中的血管会以特定模式收缩和扩张，清除大脑中有害的废物，比清醒时更高效。

在该研究中，研究人员对自然睡眠的小鼠进行了双光子显微镜线扫描，在不同睡眠状态下：非快速眼动睡眠（NREM睡眠）、快速眼动睡眠（REM睡眠）、睡眠中的短暂觉醒，检查它们大脑中发生的变化。

研究发现，在小鼠睡觉时，大脑中的血管，尤其是动脉，会以特定的模式扩张和收缩，这些运动会在大脑周围泵送血体，从而清除大脑中的废物。然而，在清醒的小鼠身上，没有类似的发现。

不同睡眠阶段软脑膜动脉直径变化

通过生物力学计算机建模和模拟，研究人员发现，动脉的扩张和收缩以及它们周围通道的同步变化，在大脑中的液体流动和物质运输中起着重要作用，而快速动眼期的动脉大幅扩张会加速废物的排出。

一直以来，人们认为只有深度睡眠才能清除大脑废物。然而，这项研究发现，大脑中的血管收缩和扩张的模式在整个睡眠周期的每个睡眠阶段都是独一无二的，包括深度睡眠、快速眼动睡眠，甚至是睡眠中的短暂觉醒。

在深度睡眠期间，动脉会缓慢但大幅度的扩张和收缩，但随着小鼠过渡到快速眼动睡眠，动脉缓慢扩张幅度会变得更小。在快速眼动睡眠中，动脉保持扩张状态，然后在睡眠周期结束时迅速收缩至与入睡前相同的大小。这种收缩也发生在我们睡觉时经历的短暂觉醒过程中。

研究人员表示，睡眠的每个阶段，大脑动脉都有独特的扩张和收缩模式。该研究可以解释为什么当你睡着时，大脑中的液体流动和废物清除与清醒时不同。

不仅如此，睡觉还能有效地修复DNA。

日前，以色列巴伊兰大学的研究人员在" Molecular Cell "期刊上发表了一篇题为" Parp1 promotes sleep，which enhances DNA repair in neurons "的研究论文，该研究从细胞水平揭示了为什么需要睡觉。

研究发现，清醒时，神经元中DNA双链断裂显著增多。随着DNA损伤的增加，睡眠的需求也会增加。而到了某个时刻，DNA损伤积累达到某个值时，触发了睡眠的冲动。随后的睡眠促进了DNA修复，减少了DNA损伤。

研究进一步揭示了睡觉的重要性，证实了大脑需要睡眠来促进DNA修复活动。

论文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-36643-5

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.10.026