科学家触发清醒大脑中的脊髓液流动

一项新的研究发现，通常在睡眠期间冲洗大脑的脑脊液波可以在完全清醒的人的大脑中产生脉动。清澈的液体可能会冲走有害废物，例如在阿尔茨海默病中积累的粘性蛋白质(SN:7/15/18)。因此，有朝一日能够控制大脑中的液体流动可能会对治疗某些脑部疾病产生影响。

“我认为这个[发现]将有助于治疗许多神经系统疾病，”圣路易斯华盛顿大学的神经科学家JonathanKipnis说，他没有参与这项研究。“想想一级方程式。你可以拥有最好的汽车和车手，但如果没有优秀的维修人员，该车手将无法赢得比赛。”他说，大脑中的脊髓液流动是维护人员的主要部分。但他和其他研究人员，包括该研究的作者，警告说任何潜在的治疗应用都还很遥远。

2019年，波士顿大学的神经科学家劳拉·刘易斯(LauraLewis)及其同事报告说，在我们睡觉时，强烈的脑脊液波会冲刷我们的大脑，这表明睡眠的一个未被重视的作用可能是给大脑进行深度清洁(SN:10/31/19).该团队表明，以深度非快速眼动睡眠为特征的缓慢神经振荡与通过大脑的脊髓液波同步发生。

“如果你把衣服放在水浴中，最终污垢会出来。但如果你来回调整它们，事情就会变得更加有效，”刘易斯说。“这就是我想到的类比。”

这些流量远大于一个人的呼吸和心跳对脊髓液的微小、有节奏的影响。

研究人员认为，由于睡眠期间的大脑活动会导致血液流过大脑——将氧气带到需要能量的细胞——脊髓液流入血液后面以维持颅骨内的恒定压力。

在这项新研究中，“我们想要回答的第一个问题是，你能否操纵[bloodflow]足以在某人清醒时也驱动[fluid]流动?”同样在波士顿大学的神经科学家斯蒂芬妮·威廉姆斯(StephanieWilliams)说。

为了刺激大脑中的血液流动，威廉姆斯、刘易斯和他们的同事向六名健康成年人展示了闪烁的棋盘图案。包括fMRI和电极在内的多种窃听技术证实，这种强烈的视觉刺激会影响大脑血流，并使团队能够看到事件的顺序。

当闪烁模式打开时，神经活动增加，随后血流量增加。该团队于3月30日在PLOSBiology上报告说，脑脊液流动受到抑制，而血流增加，然后随着刺激停止时血流减少而涌入大脑。更长的刺激产生更大的脊髓液流量，表明有可能最大化反应。

研究人员发现，大脑活动对脊髓液流动的影响与心跳和呼吸的影响是分开的。“由此产生了一个非常有趣的生物学见解，”刘易斯说，“那就是大脑有办法控制自己的液体流动。”

没有测量是否有任何废物从清醒的大脑中清除。先前对小鼠的研究发现，某些视听刺激会降低与阿尔茨海默氏症和帕金森氏症相关的有毒蛋白质的水平。临床试验正在测试该技术是否适用于人体。

“这是一项美丽的研究，但我不会从中得出治疗结论，”纽约罗彻斯特大学医学中心的神经学家史蒂文戈德曼说，他没有参与这项工作。他说，大脑的流体流动系统最适合在睡眠期间进行清洁。“只确保睡个好觉会更有效，”他说。“任何超出此范围的操作最好在睡眠期间进行。”

研究人员承认，他们诱导的脊髓液流动没有睡眠时那么大。“我们没有设法重新创造睡眠本身，但这确实是流程中的一个相当大的变化，”刘易斯说。

她说，该团队正计划研究大脑中脊髓液流动与阿尔茨海默氏症等疾病之间的联系。“在涉及流体流动的疾病中，就像阿尔茨海默氏症的情况一样，这种[技术]有望让我们了解它从何而来，被破坏的过程是什么?”