睡眠是人體的一種修復(fù)過程，可以恢復(fù)精神和解除疲勞。人的一生中，大約三分之一的時(shí)間是在睡眠中度過，良好的睡眠是國際社會公認(rèn)的三項(xiàng)健康標(biāo)準(zhǔn)之一，而睡眠時(shí)間過短、過長或睡眠不佳均會影響健康。
大腦廢物清除，是從大腦中清除有害廢物的過程。我們的大腦會不斷產(chǎn)生廢物，如果廢物堆積過多，就會增加患阿爾茨海默病和其他神經(jīng)退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
近日，挪威奧斯陸大學(xué)的研究人員在 Nature 子刊" Nature Communications "上發(fā)表了一篇題為" Sleep cycle-dependent vascular dynamics in male mice and the predicted effects on perivascular cerebrospinal fluid flow and solute transport "的研究論文。
該研究顯示，睡覺的過程中，大腦中的血管會以特定模式收縮和擴(kuò)張，清除大腦中有害的廢物，比清醒時(shí)更高效。
在該研究中，研究人員對自然睡眠的小鼠進(jìn)行了雙光子顯微鏡線掃描，在不同睡眠狀態(tài)下：非快速眼動睡眠（NREM睡眠）、快速眼動睡眠（REM睡眠）、睡眠中的短暫覺醒，檢查它們大腦中發(fā)生的變化。
研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠睡覺時(shí)，大腦中的血管，尤其是動脈，會以特定的模式擴(kuò)張和收縮，這些運(yùn)動會在大腦周圍泵送血體，從而清除大腦中的廢物。然而，在清醒的小鼠身上，沒有類似的發(fā)現(xiàn)。
通過生物力學(xué)計(jì)算機(jī)建模和模擬，研究人員發(fā)現(xiàn)，動脈的擴(kuò)張和收縮以及它們周圍通道的同步變化，在大腦中的液體流動和物質(zhì)運(yùn)輸中起著重要作用，而快速動眼期的動脈大幅擴(kuò)張會加速廢物的排出。
一直以來，人們認(rèn)為只有深度睡眠才能清除大腦廢物。然而，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，大腦中的血管收縮和擴(kuò)張的模式在整個(gè)睡眠周期的每個(gè)睡眠階段都是獨(dú)一無二的，包括深度睡眠、快速眼動睡眠，甚至是睡眠中的短暫覺醒。
在深度睡眠期間，動脈會緩慢但大幅度的擴(kuò)張和收縮，但隨著小鼠過渡到快速眼動睡眠，動脈緩慢擴(kuò)張幅度會變得更小。在快速眼動睡眠中，動脈保持?jǐn)U張狀態(tài)，然后在睡眠周期結(jié)束時(shí)迅速收縮至與入睡前相同的大小。這種收縮也發(fā)生在我們睡覺時(shí)經(jīng)歷的短暫覺醒過程中。
研究人員表示，睡眠的每個(gè)階段，大腦動脈都有獨(dú)特的擴(kuò)張和收縮模式。該研究可以解釋為什么當(dāng)你睡著時(shí)，大腦中的液體流動和廢物清除與清醒時(shí)不同。
不僅如此，睡覺還能有效地修復(fù)DNA。
日前，以色列巴伊蘭大學(xué)的研究人員在" Molecular Cell "期刊上發(fā)表了一篇題為" Parp1 promotes sleep，which enhances DNA repair in neurons "的研究論文，該研究從細(xì)胞水平揭示了為什么需要睡覺。
研究發(fā)現(xiàn)，清醒時(shí)，神經(jīng)元中DNA雙鏈斷裂顯著增多。隨著DNA損傷的增加，睡眠的需求也會增加。而到了某個(gè)時(shí)刻，DNA損傷積累達(dá)到某個(gè)值時(shí)，觸發(fā)了睡眠的沖動。隨后的睡眠促進(jìn)了DNA修復(fù)，減少了DNA損傷。
研究進(jìn)一步揭示了睡覺的重要性，證實(shí)了大腦需要睡眠來促進(jìn)DNA修復(fù)活動。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1038/s41467-023-36643-5
https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.10.026
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