科學家發現，血管的規律性收縮推動了睡眠中腦脊液的清洗迴圈，並揭示了安眠藥對這一機制的潛在影響。

科學家們認為，睡眠就像是大腦的沖洗過程，當我們醒著時積累的化學廢物通過液體迴圈被清除。然而，這種迴圈的驅動力一直是個謎。發表在《Cell》的一項小鼠研究表明，大腦中血管的規律性收縮推動了這種液體流動，而這種收縮由一種與腎上腺素類似的化學物質的週期性釋放所刺激。

Vanderbilt大學的神經科學家Suzana Herculano-Houzel表示，“這是一項卓越的科學研究。他們將多項證據整合成了一個非常有說服力的故事。”

研究還發現，常用的安眠藥Zolpidem(商品名Ambien)會阻礙血管的這種振蕩和由此引發的液體流動，可能會影響大腦的清理功能。這一發現或能推動研究者開發新的睡眠輔助藥物，同時保留腦清洗的功能。

大腦缺乏身體其他部位的淋巴管系統，但2012年，羅切斯特大學醫學中心的神經科學家Maiken Nedergaard及其團隊發現了一種替代的排水系統。腦脊液通過血管周圍的微小通道滲入大腦，清除代謝廢物和其他不需要的分子。他們還發現，這一“類淋巴系統”的液體流動在睡眠期間顯著增加。進一步研究顯示，清除功能的活躍與阿爾茨海默病和其他神經退行性疾病相關的迴圈功能障礙之間可能存在關聯。然而，這一理論部分受到了質疑，比如2024年的一項研究表明，清除廢物的速度在清醒時可能比睡眠時更快。

在新研究中，Nedergaard團隊試圖弄清推動腦脊液流動的關鍵因素。他們在研究小鼠類淋巴系統時，避免使用麻醉以模仿自然睡眠狀態。通過在小鼠體內植入電極和光纖，他們能夠在小鼠正常入睡的情況下，實時追蹤其腦血流量、電活動和化學水準，並通過光啟動特定神經元群體。

此前研究表明，神經遞質去甲腎上腺素(與腎上腺素化學性質接近)在小鼠大腦中的水準每隔約50秒節律性波動，從而促使血管收縮。Nedergaard團隊發現，在小鼠非快速眼動(non-REM)睡眠階段，這種波動與腦血流量變化同步，延遲時間不到半秒。而在清醒或快速眼動(REM)睡眠階段，這種關聯性不明顯。

通過向小鼠體內注射螢光分子追蹤腦脊液流動，研究者發現液體流量在非快速眼動睡眠階段與去甲腎上腺素的波動密切相關。進一步實驗中，他們通過刺激小鼠大腦中負責生成這種神經遞質的區域，將波動頻率從每50秒加快至每10秒，發現標記的腦脊液能夠更深地滲透到靠近生成區域的腦部區域。

由於大腦被頭骨包裹，血管的收縮與放鬆構成了一種泵動機制，推動腦脊液的迴圈。Nedergaard解釋道，當去甲腎上腺素脈衝導致血管收縮時，腦脊液流入填補空隙；而血管放鬆時，又將腦脊液進一步推動。

Nedergaard指出，去甲腎上腺素可能並非唯一因素，但它“可能是非快速眼動睡眠中類淋巴流動的最重要驅動因素”。近期研究表明，人類在睡眠期間與小鼠類似，也會出現去甲腎上腺素釋放和血管脈動的節律性波動，這表明人類大腦可能具有相同的泵動機制。

麻省理工學院的神經科學家Laura Lewis稱，這一發現是“對這一過程調控神經迴路的首次深入洞察”，具有重要意義。

研究還探討了Zolpidem對這一機制的潛在影響。此前研究顯示，該藥物可能改變睡眠期間的腦活動及睡眠階段的長度，因此Nedergaard團隊測試了其對小鼠的影響。結果顯示，該藥物減弱了去甲腎上腺素的波動，並減少了腦脊液在大腦中的滲透深度。

雖然Zolpidem被廣泛用作安眠藥，但Nedergaard、Herculano-Houzel和Lewis均認為，這一研究不應讓人停止使用該藥物。Lewis建議，“應該優先在人類研究中驗證這些副作用是否存在。”

本文譯自 Science，由 BALI 編輯發佈。