當(dāng)人進入深度睡眠時，腦電波會釋放1到4赫茲的δ波。2006年1月的一天，佛羅里達州，天空湛藍，溫暖和煦。一輛載有9名兒童的校車規(guī)范地停在一個停車標(biāo)志處，后面還有一輛載有7名乘客的龐蒂亞克轎車，也安靜地停在路邊。然而死神獰笑著，露出貪婪的目光，正默默凝視著他們。一輛18輪卡車從后面呼嘯著疾馳而來，猛烈地撞上轎車，轎車被撞飛出去，頃刻間被烈火吞沒?？ㄜ囉肿采闲＼嚕蛊湫D(zhuǎn)移動了328英尺，飛離公路，撞進了一片茂密的樹林。校車被撞擊時有3名兒童從車窗彈出，卡車司機和校車里的兒童重傷；而轎車里的7名乘客全部遇難，其中5人來自一個家庭。乘客中年齡最大的不過十幾歲，最小的只有20個月。卡車司機有駕駛證，對其血液所有毒理學(xué)試驗均為陰性。然而，令人震驚的是：他已經(jīng)連續(xù)34小時醒著，卡車失控時，他在方向盤上睡著了。也就是說，他處于微睡眠狀態(tài)。微睡眠俗稱打盹兒，一般持續(xù)2-3秒，這種狀態(tài)比酒駕還要可怕，因為在微睡眠時人會完全停止反應(yīng)，不會剎車，不會試圖避免事故。歷史上由睡眠不足導(dǎo)致的惡性事件很多。1989年3月24日，美國?？松镜囊凰揖扌陀洼喸谕踝訛掣浇|礁，原油泄出達800多萬加侖，生態(tài)環(huán)境遭受巨大的破壞，所造成的傷害至今仍在持續(xù)。掌舵的三副前一天連續(xù)18小時未睡，因困倦沒有察覺到油輪已偏離航路，最終釀成慘劇。2009年6月1日，法航447號班機墜毀，228人無一生還。機長前一天只睡了1個小時，起飛3小時后由副手代替，導(dǎo)致兩次重大應(yīng)急操作失誤。2013年，英國薩里大學(xué)的研究者做了一個睡眠實驗。該實驗有26名志愿者參加，分為兩個階段，每個階段為期一周。第一個階段讓志愿者每晚睡足10個小時；第二個階段只睡6個小時。實驗結(jié)果在《美國國家科學(xué)院院刊》上發(fā)表：睡眠不足會改變?nèi)梭w700多個基因活動，使部分基因表達受到抑制，包括控制免疫系統(tǒng)、應(yīng)激反應(yīng)系統(tǒng)、新陳代謝、炎癥反應(yīng)以及生物鐘等相關(guān)基因。睡眠分為快速動眼睡眠(REM)和非快速動眼睡眠 (NREM)，正常情況下兩者交替進行。在睡眠一開始先進入非快速動眼睡眠，大概需要1-1.5小時，由淺睡眠進入深睡眠；然后轉(zhuǎn)成快速動眼睡眠，此時可以觀察到眼球不停地左右擺動，持續(xù)時間10-15分鐘。接下來又轉(zhuǎn)成非快速動眼睡眠，如此周期性地交替出現(xiàn)。每晚4-6次，直到清醒為止。
最新研究發(fā)現(xiàn)，在睡眠被剝奪后大腦皮層有3988個基因發(fā)生改變，另外位于下丘腦的有823個基因發(fā)生改變。下丘腦視前區(qū)存在與睡眠控制相關(guān)的神經(jīng)元，受損后會引起深度睡眠障礙。睡眠剝奪甚至?xí)绊懞ｑR體自身細胞的DNA以及學(xué)習(xí)相關(guān)的基因。海馬體是大腦中對睡眠缺失極為敏感的一個區(qū)域，主要負責(zé)長時記憶的存儲。如果摘除海馬體，那以前的記憶就消失了。世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，世界約三分之一的人有睡眠問題。中國睡眠研究會2016年調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：我國至少有3億人有睡眠障礙；超過70%的年輕人有熬夜的習(xí)慣；90%發(fā)生猝死、腦溢血、心肌梗塞的年輕人都與熬夜有關(guān)。睡眠不足正迅速成為決定你是否會患上老年癡呆癥的關(guān)鍵因素。睡眠不足降低了人體對葡萄糖的調(diào)節(jié)能力，減少瘦素分泌，增加饑餓素分泌，使人容易感到饑餓，間接造成脂肪代謝異常，大大增加肥胖的風(fēng)險。所以有人說：11點之后睡的人不要臉！12點之后睡的人不要命！睡眠對于我們來說如此重要，那我們睡覺時，大腦是不是也在呼呼大睡呢？波士頓大學(xué)生物工程學(xué)助理教授李維斯博士所在的研究團隊，對23-33歲之間的13名志愿者戴上了腦電帽，讓他們在核磁共振機里睡覺。腦電圖清晰地顯示了志愿者的睡眠狀態(tài)和血氧水平?？茖W(xué)家們拍下了他們的大腦在睡著后的情況，結(jié)果顯示大腦異常繁忙，不僅在幫助我們處理白天的各種信息，而且還在自我清潔！該研究團隊在2019年11月的國際期刊《科學(xué)》雜志上發(fā)表結(jié)論：只有在非動眼睡眠狀態(tài)下，大腦才會開啟“自動清洗”模式，掃除大腦白天積累的垃圾。清洗的主力軍就是腦脊液。美國俄勒岡州的健康科學(xué)大學(xué)的科學(xué)家使用核磁共振裝置，來檢測睡眠中大腦的“清洗”過程。
成人大腦中含有約 125-150毫升的腦脊液，正常的腦脊液無色透明。腦脊液包圍并支持著整個腦及脊髓，有效地使腦的重量減少至1/6，對外部沖擊起一定的保護作用。
在清醒狀態(tài)下，因為大腦的飛速運轉(zhuǎn)需要擴張的血管傳輸大量的血液，神經(jīng)元也處于緊張的工作狀態(tài)，這些都使得腦組織的體積增大，容納腦脊液的空間比較小。大腦在非動眼睡眠期間，大部分神經(jīng)元處于關(guān)閉狀態(tài)，大腦不需要那么多氧氣，往大腦里運輸氧氣的血液流量也相應(yīng)減少，這就造成大腦的體積減小，血管間隙增大，更多的腦脊液分泌出來，填補了間隙空間，開始對大腦的清潔。伯克利大學(xué)心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的教授馬修·沃克團隊，經(jīng)過30年的深入研究得到一個結(jié)論：一個人在清醒了16個小時后，大腦開始疲乏，形象地說就是大腦轉(zhuǎn)不動了。為什么大腦轉(zhuǎn)不動了呢？原來大腦運行會產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，代謝產(chǎn)物若無法及時清除出腦組織，則大腦就無法正常運轉(zhuǎn)。但是大腦處于一個相對封閉的環(huán)境，并被堅硬的頭骨包圍，空間有限，無法提供像淋巴系統(tǒng)那樣的龐大系統(tǒng)。我們知道，作為免疫系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)之一，強大的淋巴系統(tǒng)遍布全身，各種淋巴細胞分工合作，將細胞間隙積累的毒素和垃圾碎片進行吞噬、分解和轉(zhuǎn)化，并最終借助血液循環(huán)系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)將其排出體外。而人們一度認為，大腦不存在淋巴系統(tǒng)。持有這個觀點的代表性人物是李維斯·韋德教授，他在1914年曾經(jīng)提出“腦內(nèi)不存在淋巴系統(tǒng)”。這一觀點統(tǒng)治了神經(jīng)科學(xué)界近100年。直到2012年，美國羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心杰弗里·艾利夫教授和麥肯·尼德加德教授，做了一個重要的實驗。所采用的方法是用熒光示蹤劑來跟蹤腦脊液的運行路徑。他們通過顯微鏡觀察得到一個重大發(fā)現(xiàn)：腦脊液沿著大腦動脈迅速進入腦組織，隨后流入血管的周圍間隙內(nèi)，對腦組織進行大清洗。由于其發(fā)揮著類似于外周淋巴系統(tǒng)的功能，被命名為“類淋巴系統(tǒng)”。我們將大腦比喻成一座城市，那么神經(jīng)細胞是這座城市最重要的成員。它包括神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞。神經(jīng)元是神經(jīng)系統(tǒng)最基本的結(jié)構(gòu)和功能單位。人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)中約含1000億個神經(jīng)元，僅大腦皮層中就約有140億。因為神經(jīng)元的末端分支非常豐富，一旦受損不易修復(fù)。神經(jīng)元擁有至高無上的權(quán)力，人體所有動作和思維活動都需要它來發(fā)號施令。它們的工作非常繁忙，所以工作一天后會產(chǎn)生大量代謝物。神經(jīng)膠質(zhì)細胞是神經(jīng)元的保鏢、營養(yǎng)師和管家。每一個神經(jīng)元都需要幾十個神經(jīng)膠質(zhì)細胞的保護和管理。作為“保鏢”，數(shù)量龐大的膠質(zhì)細胞相互交織，為神經(jīng)元撐起一張密實的保護網(wǎng)，保護著神經(jīng)元的主體和纖維。其末端覆蓋了腦毛細血管絕大部分的表面，形成血腦屏障，避免血液中的有害物質(zhì)對神經(jīng)元造成傷害。神經(jīng)膠質(zhì)細胞作為“營養(yǎng)師”，它可以產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子，維持神經(jīng)元的生長、發(fā)育。同時也還是一位“管家”，負責(zé)控制讓腦脊液進入城市，將代謝物沖刷出城市。在睡眠狀態(tài)下，特別是深度睡眠階段，大腦血流量減少，神經(jīng)元活動頻率降低，細胞體積減小，細胞之間的空隙大大增加，給腦脊液的進入創(chuàng)造了良好的條件。腦脊液進入腦動脈周圍間隙后，在“管家”的命令下，腦脊液涌入，強力沖刷大腦這座“城市”的街道，將神經(jīng)細胞工作一天后的代謝物向靜脈周圍間隙驅(qū)趕。這種沖刷的模式比淋巴系統(tǒng)的細胞清掃模式高效得多。
被腦脊液沖刷過來的代謝物中，大小分子就直接進入了靜脈周圍間隙，小分子垃圾和大分子垃圾最終送往頸部淋巴系統(tǒng)進行清除。通過這樣的對流通路，代謝物得以清除，大腦完成了自我清潔。
那么，大腦里的垃圾到底是什么呢？水溶性β淀粉樣蛋白就是一種體積較大的代謝產(chǎn)物，它被認為與老年癡呆癥密切相關(guān)，但并非老年人才有。它同樣存在于健康年輕人大腦的腦組織中，如果長期得不到清除會引起斑塊沉積。實驗表明類淋巴系統(tǒng)能夠有效地清除這種蛋白。我們已經(jīng)知道，只有在非眼動睡眠狀態(tài)下，類淋巴系統(tǒng)才能有效工作。如果睡眠時間太短或睡眠質(zhì)量不高，會造成進入腦組織的腦脊液量不足，以致沖刷的時間和強度大打折扣。導(dǎo)致代謝產(chǎn)物不能及時排出腦組織，有毒的蛋白不斷沉積在大腦中，久而久之，形成斑塊，再也沖刷不掉。據(jù)科學(xué)研究表明，老年癡呆的的致病機理是β淀粉樣蛋白造成線粒體的功能障礙，而線粒體是細胞的“發(fā)電站”，它出現(xiàn)問題就會讓大腦無法獲得足夠的能量，最終導(dǎo)致神經(jīng)元逐漸死亡。而且這種蛋白在大腦中積聚，也會影響睡眠深度。深睡眠的喪失又會降低大腦自我清潔的能力，從而造成惡性循環(huán)。因此，長期的睡眠缺失是造成老年癡呆的重要原因之一。所以，為了您的健康長壽，好好睡覺吧！
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