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近年來，睡眠研究領域存在一種“類淋巴係統清洗假說”，備受業(ye) 內(nei) 關(guan) 注。它指的是人體(ti) 在進入睡眠狀態後，淋巴液會(hui) 湧進大腦，將白天累積的“有毒物質”一同帶出，這就相當於(yu) 大腦完成了一次“清洗”。為(wei) 了進一步確認睡眠與(yu) 類淋巴係統清洗有毒物質之間的關(guan) 係，在近期發表於(yu) 《自然-神經科學》（Nature Neuroscience）的論文中，科學家們(men) 通過實驗分析，認為(wei) 我們(men) 過去對睡覺“排毒”的推斷是有偏差的。

那麽(me) ，睡眠對大腦的影響是什麽(me) ？人類如何“清洗”大腦“細胞廢物”呢？我們(men) 一起來看看。

我們(men) 的腦袋“進水”了？

人們(men) 常用“你腦袋進水啦！”比喻某些人腦子愚笨或者反應出錯，然而現實中，我們(men) 的腦袋裏正因為(wei) 充滿了“水”，才能很好地運轉。有研究表明，人腦中有150ml 的“水”，相當於(yu) 一小杯啤酒的體(ti) 積。為(wei) 什麽(me) 人腦中有“水”呢，不應該是血液嗎？其實，人腦中的“水”叫作“腦脊液”，是一種無色透明的液體(ti) ，人的大腦懸浮浸泡在腦脊液中。

血液之所以不能和大腦直接接觸，是因為(wei) 血液無法給大腦提供養(yang) 分和氧氣，在血管和大腦之間有一道血腦屏障，保證了人腦這個(ge) 人體(ti) 司令部和外界隔絕開來，隻有腦脊液可以在人腦中流動，它從(cong) 腦室流向中腦導水管，供大腦正常工作，既能確保大腦不輕易受到外界有毒物質的入侵，也限製了體(ti) 外一些激素對大腦的影響。

而腦室和中腦導水管其實可以看作是腦中的“洞”和“坑”。腦中一共有四個(ge) 大“洞”，分別是第一、二、三、四腦室，這些腦室中充滿了“水”。而人腦中又有個(ge) 類似下水道的“坑”，是中腦導水管，腦脊液就是通過這個(ge) “坑”流出大腦的。

大腦中的血腦屏障，腦室和腦脊液流向示意圖。圖片來源：參考文獻[1]

為(wei) 什麽(me) 要“換水”？

人腦中的腦脊液一直在流動，也在不停地更換。有研究稱，人腦一天24小時需要更換4次腦脊液。那麽(me) ，大腦為(wei) 什麽(me) 需要“換水”呢？難道大腦的“水”中養(yang) 魚了嗎？不錯，大腦中的“魚”就是我們(men) 的腦細胞，它們(men) 雖然不會(hui) 像真魚一樣遊來遊去，但會(hui) 排泄“廢物”，沒多久腦脊液裏就會(hui) 充滿代謝而出的有毒物質。

大腦進化了一種類淋巴係統，這種類淋巴係統主要由腦中的膠質細胞負責，叫作膠質淋巴係統。這相當於(yu) 給人腦這個(ge) “大魚缸”裝上了過濾器，不停地給大腦“換水”。正是因為(wei) 這種膠質淋巴係統對腦脊液的更換清洗，人類的大腦才能保持清醒。

大腦雖然隻占人體(ti) 重量的2%，也就三斤左右，還沒有一個(ge) 西瓜重，卻要消耗人體(ti) 20%的能量，可謂是個(ge) “耗能大戶”。大量的消耗工作會(hui) 產(chan) 生很多有毒物質，比如活性氧、免疫球蛋白、蛋白質片段等。更為(wei) 可怕的是 β-澱粉樣蛋白的沉積，這是一種與(yu) 阿爾茨海默病相關(guan) 的蛋白質。這些蛋白質的沉積和老年癡呆症的發生有著千絲(si) 萬(wan) 縷的關(guan) 係。

可是年輕人經常熬夜，大腦卻沒受損？研究發現，雖然年輕人的大腦活力可以從(cong) 短期的睡眠不足中迅速恢複，但慢性、長期的失眠和睡眠紊亂(luan) 會(hui) 給大腦的新陳代謝帶來強烈的應激壓力，這會(hui) 導致與(yu) 警覺和正常皮層功能有關(guan) 的關(guan) 鍵神經元發生變性，與(yu) 衰老和神經變性相關(guan) 的蛋白質不斷積累，從(cong) 而讓熬夜的人更容易患上老年癡呆症。

也有研究表明，老年人腦脊液的更換率隻有年輕人的10%，也就是說，年輕人如果經常熬夜的話，就相當於(yu) 老年人大腦了。

先進成像技術顯示，大腦在睡眠狀態時腦脊液的流動速率升高。圖片來源：參考文獻[2]

什麽(me) 時候“換水”？

大腦“換水”經常發生在我們(men) 睡覺的時候，就像馬路清掃車和垃圾車一樣，一般都在清晨、傍晚，甚至淩晨工作。同樣的，大腦清洗係統晚上開啟，白天關(guan) 閉，“換水”成了我們(men) 睡覺時的一種特殊功能。

不過，關(guan) 於(yu) 大腦經常在晚上“換水”的理論研究，科學界還沒有定論。這不，最近他們(men) 又“吵”起來了。在之前的一項研究中，科研人員對小鼠實施麻醉後，將微小的熒光示蹤劑注入小鼠腦脊液，示蹤劑迅速進入大腦，並沿著特定的、可預測的路徑從(cong) 腦中排出。當小鼠入睡後，腦脊液便更自由地流動，甚至到達腦部更深的部位，而處於(yu) 清醒狀態時，腦脊液隻能沿著大腦表麵流動，流量僅(jin) 為(wei) 睡眠狀態的5%。

在對小鼠進行了一係列研究後，團隊發現，當小鼠的大腦處於(yu) 睡眠或麻醉狀態時，就忙於(yu) 清除清醒狀態時累積的代謝“垃圾”。研究顯示，睡眠狀態下小鼠大腦清除代謝“垃圾”的速度可達清醒狀態的2倍。這個(ge) 結果好像首次證明了大腦睡覺“換水”的假說。

然而，“打臉”的結果也相繼而來。一篇在2024年5月13日發表在《自然-神經科學》（Nature Neuroscience）的簡訊，通過直接測定清醒、睡眠、麻醉狀態下小鼠大腦對代謝物的清除速率，發現大腦在睡眠和麻醉狀態下，對物質的清除速率會(hui) 顯著降低。這一結果和之前的研究結果截然相反，還暗示了過度睡眠會(hui) 使大腦運轉失常。這對“睡眠的核心功能是清除腦中毒素”這一傳(chuan) 統觀念，提出了挑戰。

當然，科學上的爭(zheng) 論常而有之，關(guan) 於(yu) 睡眠“換水”速率高低的問題，有待定論。但不管是晚上“換水”還是白天“換水”，膠質淋巴係統對大腦雜質的清理工作不容忽視。

清醒狀態和睡眠狀態大腦各項參數的不同，比如睡眠時大腦溫度下降兩(liang) 度，腦電波變平緩。圖片來源：參考文獻[3]

好好睡覺很重要

總之，不論大腦是否在晚上“換水”，睡眠的重要性不言而喻。舉(ju) 個(ge) 例子，海豚和鯨魚會(hui) 讓大腦兩(liang) 個(ge) 半球交替睡覺，確保他們(men) 既能睡個(ge) 好覺，也能一邊睡覺一邊遊泳。

我們(men) 生命中有至少三分之一的時間在睡覺，可想而知睡眠的重要程度。那麽(me) ，睡眠有哪些功能呢？除了上述提到的，睡眠可以幫助大腦清理細胞代謝物，還可以強化人體(ti) 免疫功能，幫助我們(men) 進行記憶加工和存儲(chu) 等。然而，現代社會(hui) 很多人都存在“睡眠障礙”現象。

研究顯示，長期睡眠不足會(hui) 導致軀體(ti) 不適，還可能誘發精神恍惚的問題，甚至出現精神幻覺，嚴(yan) 重的會(hui) 有引發死亡的風險。

既然睡眠這麽(me) 重要，怎麽(me) 改善睡眠狀況呢？我們(men) 可以采取適當運動、規律飲食的方式保證睡眠。很多人睡眠不好是因為(wei) 運動不足導致的胃動力不足，一到晚上就容易發生反胃、胃灼熱的情況，這就影響了睡眠質量。太陽東(dong) 升西落，一年四季更替，睡眠也是生物節律的一部分，這些規律性變化都在影響著生物體(ti) 。遵循生物節律，養(yang) 成良好的睡眠習(xi) 慣，對我們(men) 的身體(ti) 百利無害。

好好睡一覺，大腦才能更健康。希望我們(men) 每個(ge) 人都擁有一個(ge) 健康的體(ti) 魄。

參考文獻

[1]Neurochem Res. 2015 December ; 40(12): 2583–2599. doi:10.1007/s11064-015-1581-6.

[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

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出品丨科普中國

作者丨王飛 神經科學博士

監製丨中國科普博覽

責編丨董娜娜

審校丨徐來 林林

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