睡眠時才開工 神經元清除大腦垃圾

【記者林達／編譯】如果說每個人都知道至少應該睡足8小時，並且能給出多種理由，那麼現在理由又多了一個。研究指出，在睡眠期間，神經元仍然保持活躍，大腦利用這個充電期來清除在醒著的時候積累的「垃圾」，而清理大腦「垃圾」，或可解決老年痴呆的問題。

睡眠就像電腦的軟開機。我們知道緩慢的腦波與有效的睡眠有關，位於聖路易斯的華盛頓大學（WUSTL）醫學院的研究人員現在已經找到了原因。當人清醒時，神經元需要能量來完成複雜的任務，例如解決各種問題和記憶各種訊息。人體中的營養物質被利用並提供能量後會留下殘渣，當人睡覺時，神經元利用一些有節奏的波動，幫助腦脊液穿過腦組織，並排出代謝廢物。

換句話說，神經元需要清除垃圾，以免垃圾堆積並可能導致神經退行性疾病。 WUSTL研究小組在2月28日發表於《自然》（Nature）雜誌上的一項研究中解釋道，「神經元是大腦清理工作的終極組織者」。

人類大腦內建垃圾處理器

人類的大腦（以及其他高級生物的大腦）在其功能組織中擁有數十億個神經元，這些神經元受到血腦屏障（blood-brain barrier）的保護。

這些神經元所做的一切都會產生代謝廢物，以蛋白質碎片的形式呈現。其他研究發現，這些碎片可能導致阿茲海默症等神經退行性疾病。

大腦必須以某種方式處理垃圾，而通常是利用膠狀淋巴系統（glymphatic system）來處理的，該系統攜帶腦脊液，通過血管附近的通道將碎片從大腦中移出。然而，現在的問題是：究竟是什麼驅動膠狀淋巴系統做到這一點，以及是如何做到的？

為了解是什麼讓膠狀淋巴系統傾倒垃圾，科學家們對小鼠進行了實驗，將探針插入其大腦，並在神經元之間的空隙中植入電極。然後用氯胺酮麻醉小鼠以誘導睡眠。

小鼠入睡後，神經元會發出強烈的電流。雖然麻醉下的腦電波大多又長又慢，但在腦脊液中誘發了相應的電流波。然後，液體會流過硬腦膜（大腦和頭骨之間的外層組織），並帶走垃圾。

腦脊液流動帶走代謝廢物

科學家們想要確定神經元確實是推動膠狀淋巴系統發揮作用的力量，為此，需對一些小鼠的大腦進行基因改造，使其在睡眠時幾乎沒有任何神經元活動（不過尚未達到腦死亡的程度），同時讓其餘小鼠保持不變以進行對比。

在這些基因改造的小鼠中，沒有檢測到之前看到的長而緩慢的腦電波。結果是，液體不再被推動，也就不能將代謝廢物帶出大腦。這說明，神經元必須處於活動狀態才能讓大腦的自我清潔循環過程發揮作用。

此外，研究小組還發現，未經基因改造的小鼠腦電波活動存在消漲，其中速度稍快的腦電波，被認為是針對難以清除的碎片。這就像洗盤子時，需要稍微用力擦洗有特別頑固殘留物的地方。◇