1、大脑“自动清洁机”王旭东当人进入深度睡眠时，脑电波会释放 1 到 4 赫兹的波。2006 年 1 月的一天，佛羅里达州，天空湛蓝，温暖和煦。一辆载有 9 名儿童的校车规范地停在一个停车标志处，后面还有一辆载有 7 名乘客的庞蒂亚克轿车，也安静地停在路边。然而死神狞笑着，露出贪婪的目光，正默默凝视着他们。一辆 18 轮卡车从后面呼啸着疾驰而来，猛烈地撞上轿车，轿车被撞飞出去，顷刻间被烈火吞没。卡车又撞上校车，使其旋转移动了 328 英尺，飞离公路，撞进了一片茂密的树林。校车被撞击时有 3 名儿童从车窗弹出，卡车司机和校车里的儿童重伤;而轿车里的 7名乘客全部遇难，其中 5 人来自一个家庭。乘客中
2、年龄最大的不过十几岁，最小的只有 20个月。卡车司机有驾驶证，对其血液所有毒理学试验均为阴性。然而，令人震惊的是：他已经连续 34 小时醒着，卡车失控时，他在方向盘上睡着了。也就是说，他处于微睡眠状态。微睡眠俗称打盹儿，一般持续 2-3 秒，这种状态比酒驾还要可怕，因为在微睡眠时人会完全停止反应，不会刹车，不会试图避免事故。历史上由睡眠不足导致的恶性事件很多。1989 年 3 月 24 日，美国埃克森公司的一艘巨型油轮在威廉王子湾附近触礁，原油泄出达 800 多万加仑，生态环境遭受巨大的破坏，所造成的伤害至今仍在持续。掌舵的三副前一天连续 18 小时未睡，因困倦没有察觉到油轮已偏离航路，最终酿
3、成惨剧。2009 年 6 月 1 日，法航 447 号班机坠毁，228 人无一生还。机长前一天只睡了 1 个小时，起飞 3 小时后由副手代替，导致两次重大应急操作失误。睡眠如此重要2013 年，英国萨里大学的研究者做了一个睡眠实验。该实验有 26 名志愿者参加，分为两个阶段，每个阶段为期一周。第一个阶段让志愿者每晚睡足 10 个小时;第二个阶段只睡 6 个小时。实验结果在美国国家科学院院刊上发表：睡眠不足会改变人体 700 多个基因活动，使部分基因表达受到抑制，包括控制免疫系统、应激反应系统、新陈代谢、炎症反应以及生物钟等相关基因。美国俄勒冈州的健康科学大学的科学家使用核磁共振装置，来检测睡眠
4、中大脑的“清洗”过程。睡眠分为快速动眼睡眠（REM）和非快速动眼睡眠（NREM），正常情况下两者交替进行。在睡眠一开始先进入非快速动眼睡眠，大概需要 1-1.5 小时，由浅睡眠进入深睡眠;然后转成快速动眼睡眠，此时可以观察到眼球不停地左右摆动，持续时间 10=15 分钟。接下来又转成非快速动眼睡眠，如此周期性地交替出现。每晚 4-6 次，直到清最新研究发现，在睡眠被剥夺后大脑皮层有 3988 个基因发生改变，另外位于下丘脑的有 823 个基因发生改变。下丘脑视前区存在与睡眠控制相关的神经元，受损后会引起深度睡眠障碍。睡眠剥夺甚至会影响海马体自身细胞的 DNA 以及学习相关的基因。海马体是大脑中
5、对睡眠缺失极为敏感的一个区域，主要负责长时记忆的存储。如果摘除海马体，那以前的记忆就消失了。世界卫生组织统计，世界约三分之一的人有睡眠问题。中国睡眠研究会 2016 年调查数据显示：我国至少有 3 亿人有睡眠障碍;超过 70%的年轻人有熬夜的习惯;90%发生猝死、脑溢血、心肌梗塞的年轻人都与熬夜有关。睡眠不足正迅速成为决定你是否会患上老年痴呆症的关键因素。睡眠不足降低了人体对葡萄糖的调节能力，减少瘦素分泌，增加饥饿素分泌，使人容易感到饥饿，间接造成脂肪代谢异常，大大增加肥胖的风险。所以有人说：11 点之后睡的人不要脸！12 点之后睡的人不要命！睡眠对于我们来说如此重要，那我们睡觉时，大脑是不是
6、也在呼呼大睡呢？睡眠中的大脑波士顿大学生物工程学助理教授李维斯博士所在的研究团队，对 23-33 岁之间的 13名志愿者戴上了脑电帽，让他们在核磁共振机里睡觉。脑电图清晰地显示了志愿者的睡眠状态和血氧水平。科学家们拍下了他们的大脑在睡着后的情况，结果显示大脑异常繁忙，不仅在帮助我们处理白天的各种信息，而且还在自我清洁！该研究团队在 2019 年 11 月的国际期刊科学杂志上发表结论：只有在非动眼睡眠状态下，大脑才会开启“自动清洗”模式，扫除大脑白天积累的垃圾。清洗的主力军就是脑脊液。成人大脑中含有约 125-150 毫升的脑脊液，正常的脑脊液无色透明。脑脊液包围并支持着整个脑及脊髓，有效地使脑
7、的重量减少至 1/6，对外部冲击起一定的保护作用。在清醒状态下，因为大脑的飞速运转需要扩张的血管传输大量的血液，神经元也处于紧张的工作状态，这些都使得脑组织的体积增大，容纳脑脊液的空间比较小。大脑在非动眼睡眠期间，大部分神经元处于关闭状态，大脑不需要那么多氧气，往大脑里运输氧气的血液流量也相应减少，这就造成大脑的体积减小，血管间隙增大，更多的脑脊液分泌出来，填补了间隙空间，开始对大脑的清洁。那么脑脊液是如何清理大脑里的“垃圾”？大脑专属废物清除系统伯克利大学心理学和神经科学的教授马修沃克团队，经过 30 年的深入研究得到一个结论：一个人在清醒了 16 个小时后，大脑开始疲乏，形象地说就是大脑转
8、不动了。为什么大脑转不动了呢？原来大脑运行会产生代谢产物，代谢产物若无法及时清除出脑组织，则大脑就无法正常运转。但是大脑处于一个相对封闭的环境，并被坚硬的头骨包围，空间有限，无法提供像淋巴系统那样的庞大系统。我们知道，作为免疫系统的重要环节之一，强大的淋巴系统遍布全身，各种淋巴细胞分工合作，将细胞间隙积累的毒素和垃圾碎片进行吞噬、分解和转化，并最终借助血液循环系统和泌尿系统将其排出体外。而人们一度认为，大脑不存在淋巴系统。持有这个观点的代表性人物是李维斯韦德教授，他在 1914 年曾经提出“脑内不存在淋巴系统”。这一观点统治了神经科学界近 100 年。直到 2012 年，美国罗切斯特大学医学中
9、心杰弗里艾利夫教授和麦肯尼德加德教授，做了一个重要的实验。所采用的方法是用荧光示踪剂来跟踪脑脊液的运行路径。他们通过显微镜观察得到一个重大发现：脑脊液沿着大脑动脉迅速进入脑组织，随后流入血管的周围间隙内，对脑组织进行大清洗。由于其发挥着类似于外周淋巴系统的功能，被命名为“类淋巴系统”。我们将大脑比喻成一座城市，那么神经细胞是这座城市最重要的成员。它包括神经元和神经胶质细胞。神经元是神经系统最基本的结构和功能单位。人类中枢神经系统中约含1000 亿个神经元，仅大脑皮层中就约有 140 亿。因为神经元的末端分支非常丰富，一旦受损不易修复。神经元拥有至高无上的权力，人体所有动作和思维活动都需要它来发
10、号施令。它们的工作非常繁忙，所以工作一天后会产生大量代谢物。神经胶质细胞是神经元的保镖、营养师和管家。每一个神经元都需要几十个神经胶质细胞的保护和管理。作为“保镖”，数量庞大的胶质细胞相互交织，为神经元撑起一张密实的保护网，保护着神经元的主体和纤维。其末端覆盖了脑毛细血管绝大部分的表面，形成血脑屏障，避免血液中的有害物质对神经元造成伤害。神经胶质细胞作为“营养师”，它可以产生神经营养因子，维持神经元的生长、发育。同时也还是一位“管家”，负责控制让脑脊液进入城市，将代谢物冲刷出城市。在睡眠状态下，特别是深度睡眠阶段，大脑血流量减少，神经元活动频率降低，细胞体积减小，细胞之间的空隙大大增加，给脑脊
11、液的进入创造了良好的条件。脑脊液进入脑动脉周围间隙后，在“管家”的命令下，脑脊液涌入，强力冲刷大脑这座“城市”的街道，将神经细胞工作一天后的代谢物向静脉周围间隙驱赶。这种冲刷的模式比淋巴系统的细胞清扫模式高效得多。被脑脊液冲刷过来的代谢物中，小分子就直接进入了静脉周围间隙，而大分子必须通过专门的通道才可以，将其放行进入静脉周围间隙。小分子垃圾和大分子垃圾最终送往颈部淋巴系统进行清除。通过这样的对流通路，代谢物得以清除，大脑完成了自我清洁。那么，大脑里的垃圾到底是什么呢？水溶性淀粉样蛋白就是一种体积较大的代谢产物，它被认为与老年痴呆症密切相关，但并非老年人才有。它同樣存在于健康年轻人大脑的脑组织
12、中，如果长期得不到清除会引起斑块沉积。实验表明类淋巴系统能够有效地清除这种蛋白。我们已经知道，只有在非眼动睡眠状态下，类淋巴系统才能有效工作。如果睡眠时间太短或睡眠质量不高，会造成进入脑组织的脑脊液量不足，以致冲刷的时间和强度大打折扣。导致代谢产物不能及时排出脑组织，有毒的蛋白不断沉积在大脑中，久而久之，形成斑块，再也冲刷不掉。据科学研究表明，老年痴呆的的致病机理是淀粉样蛋白造成线粒体的功能障碍，而线粒体是细胞的“发电站”，它出现问题就会让大脑无法获得足够的能量，最终导致神经元逐渐死亡。而且这种蛋白在大脑中积聚，也会影响睡眠深度。深睡眠的丧失又会降低大脑自我清洁的能力，从而造成恶性循环。因此，长期的睡眠缺失是造成老年痴呆的重要原因之一。所以，为了您的健康长寿，好好睡觉吧！