脑机启侦 | 血管动力学研究阐明大脑清理机制（01.09）

一项发表在《Nature Communications》的研究通过对大脑的血管动力学研究阐明睡眠时期大脑清理机制，该研究由挪威奥斯陆大学主导。

01研究背景RESEARCH BACKGROUND

“洗脑”一词通常会引发负面联想。但我们的大脑健康肯定取决于它。“洗脑”或脑废物清除是一个从大脑中清除有害废物的过程。大脑不断产生废物，如果积累过多，就会增加患阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的风险。血管周围空间是大脑中液体和溶质运输的重要通道，能够在睡眠期间有效清除废物。然而，在睡眠中增加血管周流量的潜在机制尚不清楚。奥斯陆大学的科学家最近有了新的重要发现。当我们睡觉时，大脑中的血管会以特定的模式收缩和扩张，这可能是推动有害废物从大脑中清除的关键机制之一。

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02 研究概况 RESEARCH SURVEY

大脑中的废物会沿着大脑血管周围的专门通道被清除。因此，血管的运动可能会影响这一过程。研究人员让老鼠自然入睡，然后用先进的激光显微镜检查它们大脑中的情况。他们发现，当老鼠睡觉时，大脑中的血管，特别是动脉，会以特定的模式扩张和收缩。在清醒的小鼠中没有观察到这种运动。当我们睡觉时，这些通道与血管同步加宽和变窄，研究人员认为液体的流动也受到了影响。

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不只是深度睡眠对清除大脑中的废物很重要。到目前为止，人们认为只有深度睡眠才能清除废物。然而，在这项研究中，研究人员观察到了一些惊人的现象：大脑中的血管收缩和扩张的模式是整个睡眠周期中每个睡眠阶段特有的，包括深度睡眠、快速眼动睡眠，甚至是短暂的觉醒，这些都会刺激我们的夜间睡眠，是睡眠周期的自然组成部分。在深度睡眠期间，动脉缓慢扩张和收缩，但随着小鼠过渡到快速眼动睡眠，这些振荡变得更小，而动脉缓慢扩张。在快速眼动睡眠中，动脉保持扩张状态，然后在睡眠周期结束时迅速收缩至与入睡前相同的大小。这种收缩也发生在我们睡觉时经历的短暂觉醒过程中。第一作者之一Laura Bojarskaite博士说：“睡眠周期的每一个部分都有其独特的脑动脉舞蹈。”。血管的泵送促进了大脑的液体流动和分子运输

研究人员发现，这些依赖于睡眠周期的动脉扩张和收缩影响了血管周围通道的大小，而这些通道对大脑中液体和分子的运输很重要。这些通道与血管同步加宽和变窄，研究人员认为液体的流动也受到了影响。

03 研究意义 RESEARCH SIGNIFICANCE

奥斯陆大学莱顿中心的Rune Enger副教授解释道：“我们的发现可以帮助我们找到治疗甚至预防阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的新方法。这些发现也有助于制定更有效地向大脑输送药物的策略。”研究人员将继续使用生物力学计算机建模和模拟。“总之，我们发现动脉扩张和收缩以及周围通道的同时变化在大脑中的流体流动和物质运输中都起着重要作用，”该研究的计算机建模工作负责人Kent Andre Mardal解释道。研究人员认为，这项新研究一方面解释了睡眠时大脑中的液体流动和废物清除率与清醒时不同的原因，另一方面将睡眠中的血管动力学分析确定为预防神经退行性疾病和改善大脑药物输送的潜在方法。

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内容来源：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36643-5