熬夜惡果 阻礙大腦清除毒物

一項新的動物研究發現，在小老鼠睡眠時，大腦中的清理系統便開始高速運轉，清洗腦細胞在日常活動中所產生的各種有毒廢物。甚至為了便於清洗各種代謝廢物，使細胞周圍的空間變大，腦脊液流量增加六成，有利於更加澈底地清除廢物。

據《華盛頓郵報》報導，在睡眠時，我們的軀體處於休息狀態，但大腦卻忙著清掃體內產生的垃圾。但熬夜會阻止大腦有效地清除這些毒素，這就能解釋為什麼剝奪睡眠，具有如此強烈和直接的惡果――睡眠太少會導致精神迷糊、偏執、偏頭痛和癲癇發作。剝奪小老鼠的睡眠，會使牠在幾週內死亡。

本研究的作者、羅徹斯特大學神經外科醫生妮德佳德（Maiken Nedergaard）表示：「睡眠能使大腦處於清理白天所產生的各種代謝廢物的狀態。」這些代謝產物包括β澱粉樣蛋白，這種蛋白所形成的斑塊，是在阿茲海默症患者的大腦中出現的。

大腦有專屬的排泄系統

科學家們對腦部淋巴系統晝夜循環的排毒原理，深感奇妙。於是進一步採用雙量子顯微鏡的成像技術，觀看小老鼠進入熟睡狀態後及活動時，腦脊液的變化。他們發現，在睡眠期間的大腦細胞之間的間隙變大，腦脊液流量增加60%。而當小老鼠清醒時，腦脊液流量明顯減少。

妮德佳德和她的同事們發現，大腦存在一個廢物排泄系統，他們稱之為腦部的淋巴系統。它的工作原理是通過腦脊液的循環，把整個腦組織所產生的廢物都沖進血流中，然後再通過肝臟進行解毒。

睡眠之謎至今仍未破解

儘管睡眠像空氣和水一樣重要，但它仍像謎一樣，幾個世紀以來，一直困擾著科學家和哲學家。自然界在生物的進化過程中，卻選擇需要睡眠，這一點似乎有些愚蠢，特別是對那些容易受攻擊或被吃掉的生物，睡眠更是危險。那麼這到底是出於什麼原因呢？有一種說法是，睡眠強制動物休息一段時間，從而節省能源。但這種理論似乎說不通，因為沉睡的大腦和清醒的大腦，耗費幾乎一樣多的能量。

不同物種 睡眠時間不同

另一個難題是：為何不同的動物每晚需要不同的睡眠時間？例如，貓每天睡眠超過12小時，而大象則每天只需睡3個小時。根據這個最新發現的睡眠清除垃圾功能，巴西神經學家蘇珊娜（Suzana Herculano-Houzel）在一篇評論中推測，不同物種需要不同的睡眠時間，可能與大腦的大小有關。較大的大腦在細胞與細胞之間應該有更大的間隙，只需要更少的時間來清理積累了一天的廢物，因為它們有更大的空間，更容易清理。

妮德佳德說：「當我們睡覺時腦細胞縮小，讓腦脊液對大腦進行沖洗，就好像一個水龍頭的打開和關閉的過程一樣。」他們的研究項目之一是利用核磁共振（MRI）來觀測腦部淋巴系統的清潔功能。他們發現齧齒類動物在沉睡時，清除有害的β-澱粉樣蛋白的能力，是它們在清醒狀態時的2倍。她認為，可以開發藥物來模仿睡眠與覺醒週期，從而強行對腦部進行清洗。 這些研究成果發表在《科學》雜誌上。◇