为什么你的大脑在睡眠期间会清除废物

安眠药(如安必恩)可能会干扰这种重要的机制。
Certain medications can interfere with with normal sleep architecture.
某些药物会干扰正常的睡眠结构。图片来源:Robert Reader/Moment 供图

夜间我们睡觉时,大脑正在忙于维护工作。类淋巴系统——大脑的废物处理机制——会清除过多的脑脊液,其中含有有害蛋白质,这些蛋白质否则会缓慢地在大脑中积累。这些蛋白质的积累与阿尔茨海默病等疾病的风险增加有关。在一篇于 1 月 8 日发表在《细胞》杂志上的新论文中,科学家们正逐步揭示该系统是如何知道何时启动的:激活该系统的“开关”是大脑的神经递质去甲肾上腺素。

类淋巴系统是由丹麦神经科学家、论文作者之一 Maiken Nedergaard 于 2012 年发现的,她为其命名,以反映其与更广为人知的淋巴系统的相似性以及对大脑胶质细胞的依赖性。她告诉《流行科学》杂志,该系统在过去十年中得到了广泛研究,其运作对大脑健康至关重要:“目前已有约 2000 篇关于类淋巴系统的已发表文章,其中许多文章关注临床应用。这些研究共同强调,衰老和几乎所有神经系统疾病都与类淋巴流动减少有关。”

在非快速眼动(NREM)睡眠的每分钟左右,大脑会释放一次去甲肾上腺素的波浪,这是一种大脑的主要神经递质之一。去甲肾上腺素是一种强效的血管收缩剂,会导致血管收缩,每一次波浪都会导致向大脑输送血液的动脉收缩。然后动脉会缓慢扩张,直到下一次去甲肾上腺素波浪的到来。

Nedergaard 解释说,这种有节奏的收缩和扩张系列会产生一种泵送作用:“正是这种振荡性的收缩-扩张驱动了类淋巴流动。”产生这些动脉收缩的去甲肾上腺素振荡波对于类淋巴系统的运作至关重要。

作为大脑的主要神经递质之一,去甲肾上腺素具有多种功能,有几类药物通过改变其释放和再摄取的速率来起作用。例如,抗抑郁药(尤其是选择性去甲肾上腺素再摄取抑制剂(SNRI))和β受体阻滞剂(阻断去甲肾上腺素结合的一个受体)都属于此类。

还有其他药物并非专门针对去甲肾上腺素系统,但仍会影响它。不幸的是,助眠药物属于后者,该研究探讨了一种常见的药物——唑吡坦(也称为安必恩)——如何影响类淋巴系统的激活和运作。

研究人员比较了两组小鼠,其中一组服用了唑吡坦。研究小组发现,在接受唑吡坦剂量的小鼠中,去甲肾上腺素的释放——以及因此类淋巴系统的运作——明显受到抑制。唑吡坦组小鼠大脑中的去甲肾上腺素峰值水平比对照组低约 50%,动脉收缩也较不明显。

研究得出结论,至少在小鼠身上,唑吡坦“会干扰正常的睡眠结构并抑制类淋巴流动。” Nedergaard 表示,其他助眠药物的情况可能也相同,因为最终它们都是通过抑制大脑的神经活动来起作用的。这包括释放去甲肾上腺素的神经元。这表明助眠药物会带来意想不到的后果,即干扰大脑清除有害废物的途径。

这个问题可能还会延伸到其他药物。Nedergaard 说,例如 SNRI 也似乎会抑制振荡机制:她的实验室进行了另一项研究,向小鼠施用了 SNRI 药物去甲替林,“基本上消除了……振荡。”

这说明了该系统的一个重要观点:大脑不会一直释放去甲肾上腺素。如果去甲肾上腺素的整体水平很高,并且释放它的神经元收到释放更多的信号,那么它们释放的量会减少。换句话说,大脑试图维持平衡。

通过抑制去甲肾上腺素的再吸收,SNRI 会导致大脑中去甲肾上腺素的整体水平升高。这意味着,当类淋巴系统在睡眠期间开始启动时,它的“操作空间”就更小了,在激活类淋巴系统时释放的去甲肾上腺素波浪相对较小。而正如 Nedergaard 所强调的,“起作用的是(去甲肾上腺素水平的)振荡。”

关于类淋巴系统仍有许多未知之处,但当务之急是确保我们用来帮助睡眠的药物不会抑制其运作。她建议未来的研究可以着眼于作用机制比单纯抑制神经活动更复杂的助眠剂。她说,更好的方法是找到能够允许去甲肾上腺素振荡的方法,既能帮助人们入睡,又能“从类淋巴系统的角度促进恢复性睡眠”。

 

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汤姆·霍金

撰稿人

汤姆·霍金是纽约市的一名作家。他撰写关于文化、政治、科学以及两者之间的一切内容。他的作品曾发表在《纽约时报》、《卫报》、《滚石》等众多出版物上。你可以 订阅他的 Substack。


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