新研究揭示了有史以来第一张脑脊液在睡眠过程中进出大脑的图像

波士顿大学的一项新研究表明，今晚睡觉时，大脑中会发生一些惊人的事情。您的神经元会安静下来。几秒钟后，血液将从您的头部流出。然后，称为脑脊液(CSF)的水状液体会流入，以有节奏的脉动波冲洗您的大脑。

这项研究于10月31日发表在《科学》杂志上，该研究首次证明了大脑在睡眠过程中的CSF脉动，并且这些运动与脑电波活动和血流紧密相关。

研究合著者，大学工程学院生物医学工程学助理教授，系统神经科学中心教员劳拉·路易斯说：“我们已经知道神经元中存在这些活动的电波。”“但是在此之前，我们还没有意识到CSF中实际上也有波澜。”

这项研究可能也是有史以来首次在睡眠期间拍摄CSF图像的研究。刘易斯希望，有一天，它将导致对各种与睡眠模式中断有关的神经和心理疾病的见解，包括自闭症和阿尔茨海默氏病。

脑电波与血液流动和脑脊液的耦合也可以提供有关正常年龄相关损伤的见解。较早的研究表明，脑脊液流动和慢波活动都有助于从大脑中清除有毒的记忆障碍蛋白。随着年龄的增长，他们的大脑通常会产生较少的慢波。反过来，这可能会影响大脑的血流并减少睡眠期间脑脊液的搏动，从而导致有毒蛋白质的积累和记忆能力的下降。尽管研究人员倾向于分别评估这些过程，但现在看来它们之间有着密切的联系。

为了进一步探索衰老如何影响睡眠的血液流动和大脑中的CSF，Lewis和她的团队计划招募老年人参加下一次研究，因为本研究中的13位受试者都在23至33岁之间。他们还希望提出一种对脑脊液成像更有利于睡眠的方法。最初，这13名受试者戴着脑电图帽来测量他们的脑电波，他们被要求在极其嘈杂的MRI机器内打do，这是做过MRI的人可以想象的，这绝非易事。

刘易斯笑着说：“我们有这么多人真的很兴奋，因为他们想得到报酬来入睡，”“但是事实证明，他们的工作实际上是-秘密地-几乎是我们研究中最困难的部分。我们拥有所有这些花哨的设备和复杂的技术，而且经常出现的一个大问题是人们无法入睡，因为他们在一个非常大声的金属管中，这只是一个奇怪的环境。”

但就目前而言，她很高兴有机会为CSF拍摄照片。刘易斯说，这项研究最令人着迷的成果之一是，他们可以通过在大脑扫描中检查一点CSF来判断一个人是否正在睡觉。

她说：“这是一种巨大的影响。”“ [CSF在睡眠中跳动]是我们根本不知道的事情，现在我们可以看一眼大脑区域，立即读出某人的大脑状态。”

随着他们研究的继续前进，刘易斯的团队还有另一个难题要解决：我们的脑电波，血流和脑脊液究竟如何完美地相互协调?刘易斯说：“我们确实看到，神经改变似乎总是首先发生，然后是血液从头部流出，然后是脑脊液波动。”

一种解释可能是，当神经元关闭时，它们不需要那么多的氧气，因此血液会离开该区域。随着血液的流出，大脑中的压力下降，CSF迅速流入以将压力维持在安全水平。

刘易斯说：“但这只是一种可能性。”“有什么因果关系?这些过程中的一个是导致其他过程的?还是存在某种隐性力量正在推动所有这些过程?”

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