睡眠狀態(tài)脈動(dòng)血管清洗大腦在阿爾茨海默病防治發(fā)揮的作用詳解

洗腦”一詞通常會(huì)引發(fā)負(fù)面聯(lián)想，但實(shí)際上，我們大腦的健康離不開“洗腦”。在我們睡覺時(shí)，大腦會(huì)被清洗，這種清洗是將有害廢物從大腦中清除的過程。大腦不斷產(chǎn)生廢物，如果堆積過多，就會(huì)增加患阿爾茨海默病及其他神經(jīng)退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

而這種“洗腦”過程在睡眠期間比在清醒時(shí)效率更高，但其中的原因尚不清楚。
近日，奧斯陸大學(xué)的研究人員在 Nature 子刊 Nature Communicatuions 上發(fā)表了題為：Sleep cycle-dependent vascular dynamics in male mice and the predicted effects on perivascular cerebrospinal fluid flow and solute transport 的研究論文。

該研究揭示了在我們睡覺時(shí)“洗腦”是如何以及為什么發(fā)生的。當(dāng)我們睡覺時(shí)，大腦中的血管會(huì)以特定的模式收縮和擴(kuò)張，這可能是清除大腦有害廢物的關(guān)鍵機(jī)制之一。
該論文的通訊作者 Rune Enger 副教授表示，這一發(fā)現(xiàn)可以幫助我們找到治療甚至預(yù)防阿爾茨海默病及其他神經(jīng)退行性疾病的新方法，也有助于制定更有效地將藥物遞送到大腦的策略。

來自大腦的廢物通過腦血管周圍的專門通道被清除。因此，血管的運(yùn)動(dòng)可以影響這一過程。研究團(tuán)隊(duì)讓小鼠自然睡眠，然后用激光顯微鏡檢查它們的大腦中發(fā)生了什么。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠鼠睡覺時(shí)，大腦中的血管，特別是動(dòng)脈，以特定的模式擴(kuò)張和收縮。而在清醒的小鼠中沒有觀察到這種血管運(yùn)動(dòng)。因此，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，當(dāng)我們睡覺時(shí)，這些大腦的血管運(yùn)動(dòng)可能會(huì)把液體泵到大腦周圍，幫助清理大腦中的廢物。

此前認(rèn)為，只有深度睡眠參與了大腦中廢物的清理。然而，在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一些驚人的現(xiàn)象——大腦中的血管收縮和擴(kuò)張模式在整個(gè)睡眠周期的每個(gè)睡眠階段都是獨(dú)一無二的，包括深度睡眠、快速眼動(dòng)睡眠，甚至是我們晚上睡覺時(shí)的短暫覺醒。在深度睡眠期間，動(dòng)脈緩慢擴(kuò)張和收縮，但當(dāng)小鼠過渡到快速眼動(dòng)睡眠時(shí)，這些振蕩變小，而動(dòng)脈緩慢擴(kuò)張。在快速眼動(dòng)睡眠中，動(dòng)脈保持?jǐn)U張，然后在睡眠周期結(jié)束時(shí)迅速收縮到與入睡前相同的大小。這種收縮也發(fā)生在我們睡眠時(shí)的短暫覺醒中。
論文第一作者 Laura Bojarskaite 表示表示，似乎睡眠周期中的每個(gè)部分都有其獨(dú)特的大腦動(dòng)脈的“舞蹈”。
研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這些依賴于睡眠周期的大腦動(dòng)脈擴(kuò)張和收縮會(huì)影響血管周圍通道的大小，而這些通道對(duì)大腦中液體和分子的運(yùn)輸至關(guān)重要。這些通道隨著血管的擴(kuò)張和收縮，因此，研究團(tuán)隊(duì)相信其影響了大腦中液體的流動(dòng)。然后，他們使用生物力學(xué)計(jì)算機(jī)建模和模擬，結(jié)果顯示，大腦中動(dòng)脈的擴(kuò)張和收縮以及周圍通道的同時(shí)變化對(duì)大腦中液體的流動(dòng)和物質(zhì)運(yùn)輸確實(shí)產(chǎn)生了很大影響。
研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這項(xiàng)新研究可以解釋為什么睡眠時(shí)大腦中的液體流動(dòng)和廢物清除與清醒時(shí)不同，并將睡眠中的血管動(dòng)力學(xué)確定為預(yù)防神經(jīng)退行性疾病和改善藥物向大腦遞送的潛在靶標(biāo)。

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