熬夜惡果阻礙大腦清除毒物

整版圖片來源：Fotolia

編譯／郭靖康

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6成，有利於更加徹底地清除廢物。

據《華盛頓郵報》報道，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，這就能解釋為甚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它在幾周內死亡。

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爾茨海默氏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迴圈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迴圈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。

不同物種所需睡眠時間有異

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的功能，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周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。◇