《自然》子刊：顛覆認(rèn)知！我們到底需不需要“洗腦”？

出品：科普中國

作者：王飛（神經(jīng)科學(xué)博士）

監(jiān)制：中國科普博覽

編者按：為解碼生命科學(xué)最新奧秘，科普中國前沿科技項(xiàng)目推出“生命新知”系列文章，精選生命科學(xué)領(lǐng)域前沿成果，第一時(shí)間用通俗語言進(jìn)行解讀。讓我們深入生命世界，探索無限可能。

睡眠研究領(lǐng)域存在的一種類淋巴系統(tǒng)清洗假說近年備受關(guān)注。這指的是進(jìn)入睡眠后，淋巴液會(huì)涌進(jìn)大腦，然后將白天累積的有毒物質(zhì)一同帶出，就如同大腦完成了清洗工作一般。

為了進(jìn)一步確認(rèn)睡眠與有毒物質(zhì)清洗的關(guān)系，在近期發(fā)表于《自然-神經(jīng)科學(xué)》的論文中，科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)分析認(rèn)為過去對睡覺“排毒”的推斷是有偏差的。那睡眠和大腦的關(guān)系是什么？人類如何“洗腦”呢？我們一起來看看。

我們腦中進(jìn)水了嗎？

人們常說“你的腦中進(jìn)水了”來說明某些人腦子愚笨或者反應(yīng)出錯(cuò)?？墒乾F(xiàn)實(shí)中，我們的腦中就是因?yàn)槌錆M了“水”，所以才能很好地運(yùn)轉(zhuǎn)。有研究說人腦中有150ml的“水”，也就相當(dāng)于一小杯啤酒的體積。那為什么人腦中有水呢，不應(yīng)該是血液嗎？

其實(shí)人腦中的水叫做“腦脊液”，是一種無色透明的液體，人的大腦就懸浮浸泡在腦脊液中。如果你看過車禍實(shí)況，就知道腦漿飛濺不是紅色的血液橫飛，而是更像一灘倒掉的豆腐腦。

血液之所以不能直接和大腦接觸，是因?yàn)樵谘芎痛竽X之間有個(gè)血腦屏障，這個(gè)屏障保證了人腦這個(gè)人體司令部和外界隔絕開來，不讓大腦輕易受到外界有毒物質(zhì)的入侵，也限制了體外一些激素對大腦的影響。

因?yàn)檠簾o法給大腦提供養(yǎng)分和氧氣，所以血液就在血腦屏障處形成了腦脊液，只有腦脊液可以在人腦中流動(dòng)，供大腦進(jìn)行工作。腦脊液在顱骨內(nèi)不是一潭死水，它也是要不斷流動(dòng)的，從腦室流向中腦導(dǎo)水管。

而腦室和中腦導(dǎo)水管其實(shí)可以看作是腦中的“洞”和“坑”。腦中一共有四個(gè)比較大的洞，分別叫做第一、二、三、四腦室，這些腦室中充滿了“水”。而人腦中又有個(gè)類似下水道的坑，叫做中腦導(dǎo)水管，腦脊液就是通過這“坑”流出大腦的。

大腦中的血腦屏障，腦室和腦脊液流向。

（圖片來源：參考文獻(xiàn)1）

為什么要“洗腦”？

人腦中的腦脊液一直在流動(dòng)，也在不停地更換。有研究稱，人腦在一天24小時(shí)內(nèi)需要進(jìn)行四次腦脊液的更換。那為什么我們需要一直換水呢？難道大腦的水中也養(yǎng)了魚嗎？

是的，大腦中的魚就是我們的腦細(xì)胞，他們雖然不會(huì)像魚一樣游來游去，但是它們也會(huì)排泄廢物，沒多久腦脊液就充滿了它們代謝出來的有毒物質(zhì)和廢物。

所以大腦進(jìn)化成一種類淋巴系統(tǒng)，這種類淋巴系統(tǒng)主要由腦中的膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)，叫做膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)就相當(dāng)于給人腦這個(gè)大魚缸裝上了過濾器，不停地給大腦換水。這種膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)對大腦中腦脊液的更換清洗就是一種“洗腦”，人類的大腦就是通過這種“洗腦”才能夠保持清醒。

大腦雖然只占人體重量的2%，也就三斤左右，還沒有個(gè)西瓜重，但是需要消耗人體20%的能量，可謂是個(gè)耗能大戶。在這么多的消耗工作中，大腦也產(chǎn)生了很多有毒物質(zhì)，比如活性氧、免疫球蛋白、蛋白質(zhì)片段等。

更為可怕的是β-淀粉樣蛋白的沉積，這是一種與阿爾茨海默病相關(guān)的蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)的沉積和老年癡呆癥的發(fā)生有說不清道不明的關(guān)系。

雖然年輕人經(jīng)常熬夜，也沒見大腦壞掉呀？可是有研究發(fā)現(xiàn)，雖然年輕人的大腦可以從短期的睡眠不足中迅速恢復(fù)，但慢性、長期的失眠和睡眠紊亂會(huì)對大腦的新陳代謝造成強(qiáng)烈的應(yīng)激壓力。結(jié)果導(dǎo)致與警覺和正常皮層功能有關(guān)的關(guān)鍵神經(jīng)元發(fā)生變性，與衰老和神經(jīng)變性相關(guān)的蛋白質(zhì)不斷積累，這可能讓熬夜的人更容易得上老年癡呆癥。

也有研究證明老年人就不經(jīng)?！跋茨X”，它們腦脊液的更換率只有年輕人的10%。年輕人經(jīng)常熬夜，就相當(dāng)于有了個(gè)老人的大腦，里面都是洗不干凈的廢物。聽了這些，年輕人們還繼續(xù)熬夜嗎？

通過先進(jìn)的成像技術(shù)，研究者發(fā)現(xiàn)大腦在睡眠的時(shí)候腦脊液的流動(dòng)速率升高。

（圖片來源：參考文獻(xiàn)2）

什么時(shí)候“洗腦”呢？

洗腦經(jīng)常發(fā)生在晚上，也就是我們睡覺的時(shí)候。這就像馬路上的清掃車和垃圾車為了不影響白天的正常工作，一般都是在清晨、傍晚，甚至晚上工作的。

我們的大腦當(dāng)然也不傻，這套清洗系統(tǒng)會(huì)在晚上開啟，白天關(guān)閉。這樣洗腦就變成了一種睡覺時(shí)特殊的功能。

關(guān)于為什么經(jīng)常在晚上“洗腦”的問題，科學(xué)界也沒有一個(gè)定論。這不，最近他們又“吵”起來了。之前的一項(xiàng)研究說，他們對小鼠實(shí)施了麻醉，將微小的熒光示蹤劑注入它們的腦脊液發(fā)現(xiàn)，這些示蹤劑迅速進(jìn)入了大腦，并沿著特定、可預(yù)測的路徑從腦中排出。

當(dāng)小鼠入睡后，腦脊液可以更自由地流動(dòng)，甚至達(dá)到腦部更深的部位。在清醒的腦中，腦脊液只能沿著大腦表面流動(dòng)，而且清醒時(shí)的腦脊液流量僅為睡眠時(shí)的5%。而睡眠時(shí)大腦清除廢物的速度可達(dá)清醒時(shí)的2倍。

在對小鼠進(jìn)行了一系列的研究之后，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)小鼠的大腦處于睡眠或麻醉狀態(tài)之下時(shí)，它一直忙于清除在清醒時(shí)積累下來的那些垃圾。這個(gè)結(jié)果一出一下子就震驚全場，貌似首次證明了睡覺“洗腦”的假說。

然而，“打臉”的結(jié)果也相繼而來。一篇在2024年5月13日發(fā)表的文章通過直接測定清醒、睡眠、麻醉狀態(tài)下的小鼠大腦的代謝物清除速率，發(fā)現(xiàn)在睡眠和麻醉狀態(tài)下大腦對物質(zhì)的清除速率會(huì)顯著降低。

這一結(jié)果和前面的結(jié)果截然相反，而且暗示了睡眠過度還會(huì)使大腦運(yùn)轉(zhuǎn)失常。這對睡眠的核心功能是清除大腦中毒素這一傳統(tǒng)觀念提出挑戰(zhàn)。

當(dāng)然，科學(xué)上的爭論是常有，關(guān)于到底睡眠的時(shí)候“洗腦”的速率是高還是低的問題，讓我們拭目以待。但是不管是大腦在晚上“洗腦”還是在白天“洗腦”，膠質(zhì)淋巴系統(tǒng)對大腦雜質(zhì)的清理工作是不容忽視。

清醒和睡眠時(shí)大腦各項(xiàng)參數(shù)的不同，比如睡眠時(shí)大腦的溫度會(huì)下降兩度，腦電波變得平緩。

（圖片來源：參考文獻(xiàn)3）

好好睡覺才更重要

不管晚上我們到底需不需要“洗腦”，睡眠的重要性都是不言而喻的。比如說，海豚和鯨魚會(huì)讓大腦的兩個(gè)半球交替睡覺，這樣能夠保證他們既能睡個(gè)好覺，也能邊睡邊游泳。

如果睡覺真的是可有可無的，那為什么我們生命中的至少三分之一都在睡覺？睡眠到底有哪些功能呢？除了上面說的它可以幫助大腦清理代謝廢物外，它還可以強(qiáng)化免疫功能、進(jìn)行記憶加工和存儲(chǔ)等。

但還有很多人的睡眠被剝奪，或者具有睡眠障礙。能夠睡個(gè)安穩(wěn)覺對他們來說都是個(gè)奢望。研究證實(shí)，長期睡眠不足會(huì)導(dǎo)致軀體不適，還可能誘發(fā)精神恍惚、出現(xiàn)幻覺等精神問題，甚至引發(fā)死亡。

掌握好改善自己睡眠的策略才是最有益的。一般來說，通過適當(dāng)運(yùn)動(dòng)、規(guī)律飲食可以改善睡眠。很多人睡不好，就是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)不足，胃動(dòng)力不足，一到晚上就反胃胃灼熱，這就影響了睡眠。

另外就是規(guī)律睡眠，養(yǎng)成良好習(xí)慣。睡眠也是生物節(jié)律的一部分，太陽東升西落，季節(jié)春夏秋冬，這些規(guī)律性的變化影響了我們的生物體。晚上睡覺，白天活動(dòng)，這也是生物節(jié)律的要求。有規(guī)律的睡眠，保持好生物節(jié)律，對于我們的身體是有百利而無一害的。

建議大家放下壓力，沒有什么是比好好睡一覺更重要的。

參考文獻(xiàn)：

1.Neurochem Res. 2015 December ; 40(12): 2583–2599.

2.Science. 2013 Oct 18;342(6156):373-7. doi: 10.1126/science.1241224. PMID: 24136970; PMCID: PMC3880190.

3.Science，374,556-559(2021).DOI:10.1126/science.abi8372