在清理大脑方面,并不是所有的睡眠都是一样的

大脑
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新的研究表明,睡眠深度会影响大脑有效清除废物和有毒蛋白质的能力。因为随着年龄的增长,睡眠往往会变得越来越轻,越来越紊乱,这项研究加强并潜在地解释了衰老、睡眠不足和患阿尔茨海默氏症风险升高之间的联系。

“睡眠对于大脑废物清除系统的功能至关重要,这项研究表明,睡得越深越好,”医学博士、医学博士麦肯·内德佳德说。他是罗切斯特大学医学中心(URMC)转化神经医学中心的联合主任,也是这项研究的主要作者。“这些发现也为睡眠质量或睡眠不足可以预测阿尔茨海默氏症和痴呆症的发病提供了越来越明确的证据。”

这项研究发表在《科学》杂志上科学的进步的研究表明,与深度非快速眼动睡眠相关的缓慢而稳定的大脑和心肺活动,最适合于glymphatic系统的功能,这是大脑清除废物的独特过程。这些发现也可以解释为什么某些麻醉形式会导致认知障碍

Nedergaard和她的同事在2012年首次描述了之前未知的胶状淋巴系统。在此之前,科学家们并不完全了解大脑是如何保持其封闭的生态系统,清除废物的。该研究揭示了一种承载在血管上的管道系统,它将脑脊液(CSF)泵入脑组织,从而冲走废物。随后的一项研究表明,这个系统主要在我们睡觉时工作。

因为大脑中淀粉样蛋白和tau蛋白等有毒蛋白质的积累与阿尔茨海默氏症有关,研究人员推测,睡眠中断导致的类淋巴系统损伤可能是该疾病的驱动因素。这与临床观察结果相符也会增加患老年痴呆症的风险。

在目前的研究中,研究人员对六种不同麻醉方案的小鼠进行了实验。当这些动物处于麻醉状态时,研究人员追踪了它们的脑电活动、心血管活动以及脑脊液在大脑中的流动情况。研究小组观察到,氯胺酮和噻嗪(K/X)的组合最接近地复制了与深度非快速眼动睡眠相关的缓慢而稳定的大脑电活动和缓慢的心率。此外,在给药的小鼠大脑中,对胶状淋巴系统的功能似乎是最佳的。

“同步波深度慢波睡眠时的神经活动,特别是射击模式,从大脑后面,前面的配合我们知道CSF glymphatic系统的流动,”劳伦Hablitz说,博士,博士后奈德嘎德的实验室和研究的第一作者。“似乎参与神经元放电的化学物质,即离子,驱动了一个渗透过程,帮助液体通过脑组织。”

这项研究提出了几个重要的临床问题。它进一步证实了睡眠、衰老和阿尔茨海默病之间的联系。众所周知,随着年龄的增长,持续进入深度非快速眼动睡眠变得越来越困难,而这项研究也强调了深度睡眠对胶状淋巴系统正常功能的重要性。这项研究还表明,glymphatic系统可以通过提高睡眠质量来操纵,这一发现可能为高危人群提供潜在的临床方法,如睡眠疗法或其他提高睡眠质量的方法。

此外,由于研究中使用的一些化合物与临床使用的麻醉剂类似,该研究还揭示了老年患者在手术后经常遇到的认知困难,并提出了可以用来避免这种现象的药物类别。研究中暴露在麻醉剂下的小鼠没有诱发缓慢反应活动显示胶状淋巴的活动减少。

“麻醉和手术后的认知障碍是一个主要问题,”Tuomas Lilius说,他是丹麦哥本哈根大学转化神经医学中心的医学博士和该研究的合著者。“很大一部分接受手术的老年患者术后会出现谵妄,或出现新的谵妄或病情恶化在放电。”


进一步探索

研究指出了一种将药物输送到大脑的新方法

更多信息:麻醉小鼠中glymphatic流入增加与高脑电图δ功率和低心率相关科学的进步(2019)。advances.sciencemag.org/content/5/2/eaav5447
期刊信息: 科学的进步

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