上海
睡眠是人類生存必不可少的行為，并且充足的睡眠時間、高質量的睡眠對健康有著極其重要的影響。這是因為每當我們進入夢鄉，大腦并非簡單的關機休息，它會借助特殊的“排污系統”將白天產生的廢物從大腦中清除。
這一過程不僅涉及到血管的節律性收縮，還伴隨著一系列協調的信號分子變化。在清醒狀態下，去甲腎上腺素、乙酰膽堿、血清素、多巴胺等分子各自發揮相對獨立的功能，分別調控注意力、學習、情緒、動機等行為與認知過程。
圖片來源：123RF
一篇最新發表于《科學》的評論文章指出，在非快速眼動睡眠（NREM）期間，這些信號分子的活動模式發生了顯著變化。它們在NREM睡眠中不再獨立運作，而是表現出高度同步的慢波振蕩，周期約為50秒。
這種節律在腦電圖上表現為周期性出現的快速活動爆發，并伴隨心率、呼吸、瞳孔直徑、肌肉張力等外周生理指標的同步波動。而正是這種節律波動幫助了大腦清除廢物的過程。
值得一提的是，文章作者Maiken Nedergaard教授，早在2012就描述過這種幫助大腦清除廢物的類淋巴系統。
文章指出，包括去甲腎上腺素、多巴胺在內的這些神經信號分子，其實本身同樣具備血管活性作用。例如，去甲腎上腺素和血清素主要引起血管收縮，而乙酰膽堿和多巴胺則更多與血管舒張相關。在NREM階段，這些信號分子的同步振蕩能夠驅動腦內血管發生緩慢的周期性收縮與舒張，這一過程也被稱為“慢速血管運動”。
慢速血管運動具有重要的機械功能。腦脊液的流入與腦內廢物的清除非常依賴于血管壁的節律性運動。作為大腦特有的清除系統，腦脊液會沿動脈周圍間隙進入腦組織，在細胞間質中流動，最終帶走組織代謝廢物，其中就包括與阿爾茨海默病相關的β-淀粉樣蛋白和tau蛋白。
而血管的節律性運動為這一過程提供了必要的驅動力。當血管運動正常進行時，腦脊液的流動效率較高。反之，清除功能會受到抑制。
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文章指出，多種病理狀態以及外部因素對信號分子節律運動以及慢速血管運動產生影響。例如精神分裂癥、抑郁癥等疾病伴隨神經信號分子功能異常，患者的睡眠結構也常被破壞，這可能極大影響慢速血管運動與腦脊液流動。
而慢性壓力狀態下，去甲腎上腺素基線水平升高，導致振蕩的頻率加快、幅度減小，這種變化與腦脊液驅動效率下降相關。此外，神經類藥物或酒精的使用，可能對去甲腎上腺素、多巴胺的水平產生異常影響，最終也會使類淋巴系統的工作效率下降。
研究還提到，這一慢波節律能夠通過自主神經系統影響心率，例如去甲腎上腺素振蕩與心率波動之間存在緊密關系。因此，睡眠期間的心率變異性可能間接反映神經節律的完整性。
作者指出，心率異常降低與認知功能下降和癡呆風險升高相關。此外，精神疾病、慢性壓力、心臟病等與癡呆風險相關的狀態，也常伴隨心率異常下降。這提示，心率異常或許可作為評估腦內清除功能狀態的潛在指標，用于幫助識別高風險人群或監測干預效果。
參考資料：
[1] Maiken Nedergaard, The oscillatory biology of sleep: Linkage to dementia, Science (2026). DOI: 10.1126/science.aeg2276.
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