帮助大脑“清理垃圾”！新研究发现，睡得好才能保护认知功能

我们每个人都需要睡眠，但你是否曾想过，为什么我们每天要花近三分之一的时间在睡觉？近年来，一个令人兴奋的发现是：睡眠，特别是深度睡眠或能通过促进脑脊液的流动，帮助大脑“清理垃圾”，从而保护我们的记忆和认知功能。

早在2012年，来自罗彻斯特大学的Maiken Nedergaard教授团队就描述过这种特殊的大脑类淋巴系统，她发现携带着示踪剂的液体会以一种“喷射”的形式穿过大脑组织。随着脑脊液穿过神经胶质细胞协助构建的通道，大脑中的β-淀粉样蛋白会随之清除。

2023年，一项研究发现，在深度睡眠时，动脉会缓慢但是大幅度的收缩和舒张。此举能够加速大脑中的废物排出；今年1月，一项研究发现去甲肾上腺素会刺激血管的振荡变化，变相推动脑脊液的流动来实现清洗大脑的目的。

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而就在最新的《美国科学院院刊》上，来自日本理化学研究所的科学家发现，深度睡眠时大脑对脑脊液的控制信号与浅睡眠、清醒时完全不同。深度睡眠能特异性地驱动脑脊液流动，加速脑脊液的“冲刷”效率。因此，延长深度睡眠时间对保护大脑具有不可取代的重要意义。

据论文介绍，研究者利用一种称为稀疏功能性磁共振成像的技术，结合多导睡眠图，成功在25名健康志愿者午睡期间同时记录了大脑活动和脑脊液信号。他们发现，在深度慢波睡眠中，两种典型的脑波——慢波和睡眠纺锤波——会引发脑脊液的规律性波动。

其中慢波是高振幅、缓慢振荡的脑波，与记忆巩固和大脑恢复密切相关；睡眠纺锤波是短暂爆发的快速振荡，通常出现在深度睡眠中，与学习能力有关。

研究发现，这些脑波出现后，脑脊液信号会在几秒内出现一个温和而频繁的峰值。相比之下，在浅层睡眠中，脑脊液的变化更慢、幅度更大、周期更长。

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如果用水泵作为比喻的话，在深度睡眠中，脑脊液变化周期短、频率高、幅度小，像一个持续运转的“轻柔水泵”。在浅层睡眠中，脑脊液变化周期长、频率低、幅度大，更像是一个“偶尔发力”的水泵。这些变化仅仅由大脑的电信号驱动，与心跳、呼吸频率、头部运动都无关。

研究者认为，深度睡眠时持续的脑波活动驱动，形成频繁而温和的脑脊液波动，可能更有利于持续清除代谢废物。

此外，监测结果还显示，浅层睡眠更多激活感觉和运动区域，可能与外界刺激的监测有关。而深度睡眠激活前额叶、海马体、纹状体等与记忆、学习和内稳态调节相关的区域，因此深度睡眠对记忆储存、认知修复等功能是必不可少的。

“白天在学习和记忆大脑网络中积累了特定类型废物，而深度睡眠时信号的快速、适度增加，可能与清除这些废物过程有关。”研究的通讯作者Masako Tamaki博士表示。

参考资料：

[1] Makoto Uji et al, Human deep sleep facilitates cerebrospinal fluid dynamics linked to spontaneous brain oscillations and neural events, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2509626122

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