Neuron | 大脑里的 “小海绵”：清醒时膨胀、睡觉时缩小！丁凤菲/王伟团队揭示星胶体积动态变化机制

我们每天都在清醒、浅睡、深睡之间不断切换，大脑也跟着在不同工作状态里来回转换。你有没有想过，在这些状态变化的背后，大脑里的细胞到底在发生什么改变？那些支撑大脑运转的关键细胞，会不会也跟着我们的清醒与睡眠，悄悄发生着肉眼看不见的变化？

2026年4月20日，复旦大学基础医学院丁凤菲团队，联合华中科技大学同济医学院附属同济医院王伟团队以及丹麦哥本哈根大学Maiken Nedergaard团队在《Neuron》上发表研究《Astrocyte cell volume dynamics across cortical states and transitions 》，首次在活体动物中实时观测到小鼠皮层星形胶质细胞的体积会随睡眠-觉醒周期动态变化——清醒时最大，NREM睡眠时缩小，REM睡眠时最小。

这一过程由蓝斑释放的去甲肾上腺素通过α1肾上腺素受体驱动。更重要的是，细胞体积与间质腔体积呈反向变化，直接影响神经胶质互作与类淋巴系统的废物清除效率。

星形胶质细胞真的会“胀大缩小”吗？

研究团队使用在体双光子成像技术，在小鼠皮层长期观察同一批星形胶质细胞的体积变化。

结果显示，清醒时星形胶质细胞体积最大；非快速眼动睡眠（NREM）缩小约8.14%；快速眼动睡眠（REM）缩至最小，达21.46%。而且，细胞远端突起的体积变化最显著。瞳孔大小也和细胞体积正相关，能直观反映这一动态。

因此，大脑越清醒，星形胶质细胞越胀；睡得越深，它们越瘪。

是什么信号在指挥星形胶质细胞“胀大缩小”？

团队用光纤光度法结合 GRAB NE 传感器，检测到大脑间质中去甲肾上腺素（NE）水平和细胞体积完全同步：清醒高、NREM 睡眠低、REM 睡眠最低。同时用TMA + 离子电渗法测得，间质腔体积和细胞体积反向变化 —— 细胞胀大时间质空间变小，细胞缩小时间质空间变大。

因此，去甲肾上腺素直接决定星形胶质细胞是胀是缩，并同步改变大脑间质的空间大小。

去甲肾上腺素是如何影响星形胶质细胞的？

药理实验发现，阻断α1 肾上腺素能受体，星形胶质细胞直接缩小，阻断 α2、β 受体则无效果。用化学遗传学激活蓝斑 TH 阳性神经元，细胞体积显著增加，提前用 α1 受体拮抗剂哌唑嗪可完全阻断该效应；光遗传学激活相同神经元，也能让细胞快速膨胀，拮抗剂同样可消除变化。

也就是说，蓝斑释放的去甲肾上腺素，通过 α1 受体给星形胶质细胞发信号，让细胞胀起来。

全文总结

本研究首次在活体证实，小鼠皮层星形胶质细胞体积随睡眠 - 觉醒周期动态变化，由蓝斑释放的去甲肾上腺素通过 α1 肾上腺素能受体驱动，细胞体积与间质腔体积反向变化，进而调控神经胶质相互作用与类淋巴流，揭示了睡眠 - 觉醒调控的全新胶质细胞机制。

小编寄语：

这项研究给了我们一个提醒：熬夜真的会 “堵” 住大脑。

熬夜时，去甲肾上腺素一直偏高，星形胶质细胞被迫持续膨胀，紧紧挤压脑细胞间的空隙，大脑的废物清理系统根本无法工作，代谢垃圾越堆越多。这就是为什么熬完夜，脑子会像浆糊一样昏沉迟钝。

相反，睡个好觉时，星形胶质细胞会自然缩小，让出空间让大脑顺利 “排污”。醒来后头脑清醒、思路顺畅，正是大脑被彻底清理干净的结果。

因此，好好睡觉，才是给大脑深度清洁和保养的最简单的办法。

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2026.03.029

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