腦機啟偵 | 血管動力學研究闡明大腦清理機制（01.09）

一項發表在《Nature Communications》的研究通過對大腦的血管動力學研究闡明睡眠時期大腦清理機制，該研究由挪威奧斯陸大學主導。

01研究背景RESEARCH BACKGROUND

“洗腦”一詞通常會引發負面聯想。但我們的大腦健康肯定取決于它。“洗腦”或腦廢物清除是一個從大腦中清除有害廢物的過程。大腦不斷產生廢物，如果積累過多，就會增加患阿爾茨海默病和其他神經退行性疾病的風險。血管周圍空間是大腦中液體和溶質運輸的重要通道，能夠在睡眠期間有效清除廢物。然而，在睡眠中增加血管周流量的潛在機制尚不清楚。奧斯陸大學的科學家最近有了新的重要發現。當我們睡覺時，大腦中的血管會以特定的模式收縮和擴張，這可能是推動有害廢物從大腦中清除的關鍵機制之一。

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02 研究概況 RESEARCH SURVEY

大腦中的廢物會沿著大腦血管周圍的專門通道被清除。因此，血管的運動可能會影響這一過程。研究人員讓老鼠自然入睡，然后用先進的激光顯微鏡檢查它們大腦中的情況。他們發現，當老鼠睡覺時，大腦中的血管，特別是動脈，會以特定的模式擴張和收縮。在清醒的小鼠中沒有觀察到這種運動。當我們睡覺時，這些通道與血管同步加寬和變窄，研究人員認為液體的流動也受到了影響。

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不只是深度睡眠對清除大腦中的廢物很重要。到目前為止，人們認為只有深度睡眠才能清除廢物。然而，在這項研究中，研究人員觀察到了一些驚人的現象：大腦中的血管收縮和擴張的模式是整個睡眠周期中每個睡眠階段特有的，包括深度睡眠、快速眼動睡眠，甚至是短暫的覺醒，這些都會刺激我們的夜間睡眠，是睡眠周期的自然組成部分。在深度睡眠期間，動脈緩慢擴張和收縮，但隨著小鼠過渡到快速眼動睡眠，這些振蕩變得更小，而動脈緩慢擴張。在快速眼動睡眠中，動脈保持擴張狀態，然后在睡眠周期結束時迅速收縮至與入睡前相同的大小。這種收縮也發生在我們睡覺時經歷的短暫覺醒過程中。第一作者之一Laura Bojarskaite博士說：“睡眠周期的每一個部分都有其獨特的腦動脈舞蹈。”。血管的泵送促進了大腦的液體流動和分子運輸

研究人員發現，這些依賴于睡眠周期的動脈擴張和收縮影響了血管周圍通道的大小，而這些通道對大腦中液體和分子的運輸很重要。這些通道與血管同步加寬和變窄，研究人員認為液體的流動也受到了影響。

03 研究意義 RESEARCH SIGNIFICANCE

奧斯陸大學萊頓中心的Rune Enger副教授解釋道：“我們的發現可以幫助我們找到治療甚至預防阿爾茨海默病和其他神經退行性疾病的新方法。這些發現也有助于制定更有效地向大腦輸送藥物的策略。”研究人員將繼續使用生物力學計算機建模和模擬。“總之，我們發現動脈擴張和收縮以及周圍通道的同時變化在大腦中的流體流動和物質運輸中都起著重要作用，”該研究的計算機建模工作負責人Kent Andre Mardal解釋道。研究人員認為，這項新研究一方面解釋了睡眠時大腦中的液體流動和廢物清除率與清醒時不同的原因，另一方面將睡眠中的血管動力學分析確定為預防神經退行性疾病和改善大腦藥物輸送的潛在方法。

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內容來源：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36643-5