睡眠,占用了我们一生三分之一的时间,但是真正有人知道它到底是怎么回事吗?
两千年前,古时候的名医伽林提出:当我们醒着的时候,我们大脑的原动力,它的液体会流动到身体所有其他部位,维持它们的活力,但这却使大脑枯竭。并且他认为,在我们睡觉的时候,会再回到我们的大脑,为大脑补充水分,并且使我们更有精神。
虽然这些观点如今我们听来很荒谬,但伽林很好的解释了那些我们每天都要面对的睡眠的事情。那么,根据自身的经验我们都知道,如果我们睡觉了,我们的头脑会变得清醒;而如果我们没有睡觉,大脑就会变糊涂。我们现在对睡眠的了解,比伽林那个时期多了很多,但是我们仍然不知道为什么在我们所有活动中,只有睡眠有如此这般可以促使我们头脑变得清晰的功能。
研究发现,睡眠实际上可能是对大脑的一些最基本的要求的一种简洁的解决方案,是大脑满足身体高需求的一种独特的方式。这种独特的方式将它与我们身体其他器官区分开来。所以几乎研究员所研究的生物学,都可以被认为生物体中需要被解决的一些问题和相应的解决方案。并且,每个器官第一个要解决的问题,就是提供持续不断的营养去供应身体的所有细胞
对大脑来说,这是至关重要的。它巨大的电波活动,用尽了身体整个能量供应的四分之一,即使大脑仅仅占据了人体重量的2%。所有这个循环系统,通过血管的传输将营养和氧气送到身体的每一个角落,来解决我们身体营养供应的问题。
研究显示,老鼠大脑中的血管形成了一个复杂的网络,充满了整个大脑容量。它们从大脑的表层开始,深入组织,然后伸展开来,提供营养和氧气到大脑中的每一个细胞。那么,就在每一个细胞消耗营养的同时,每个细胞也都会产生相应的垃圾和废物。这些废物的清除就成为了每个器官要解决的第二个基本问题。
淋巴系统,它贯穿整个身体的第二套网络系统。淋巴管从细胞之间的间隙中得到蛋白质和其他垃圾,然后收集这些蛋白质和垃圾,将它们卸到血液中去处理。但是,你可能也会发现其中不合常理的东西。
假设我们钻进了一个人的脑袋,你会发现大脑中没有淋巴管。这完全不符合常理,不是吗?大脑那么活跃的一个器官,它产生大量的废物,这些垃圾必须要被及时、有效地清理掉,然而大脑中却没有淋巴管,那就意味着,身体的其他部位清楚垃圾废物的途径在大脑中并不适用。那么,大脑是怎样解决它的垃圾清除问题的呢?
当我们深入到大脑中,一直深入到神经元和血管,去寻找大脑解决垃圾清理的问题的机制时,得到的结果是出乎我们意料的。研究发现的东西很特别,又很美丽。
我们的大脑有一个区域,里面装满了干净透明的液体,那种液体叫做脑脊液,简称CSF(脑脊液)。CSF(脑脊液)填充了大脑周围的空间,来自大脑中的废物。CSF和废物一起卸下,进入血液,照这样,听起来就像一个淋巴系统,对吧。但有趣的是,从大脑中出来的液体和废物,它们不是随意地渗透到CSF区域中。相反,有一个专门的管道网络,来组织和促进这个过程。
比如之前老鼠的大脑外面的液体(脑脊液)它们不在外面戴着,相反,CSF会沿着血管外壁流回大脑中,并且它沿着这些血管流向大脑的同时,它正在忙于将废物从这些脑细胞的间隙中带走。
如果你仔细想想就会发现,利用这些血管外壁真是一个巧妙设计的解决方法。因为大脑在一个坚硬的头骨中是封闭的,并且它里面装满了细胞。所以在大脑中已经没有空余的位置,留给第二套像淋巴系统那样的管路。然而,这些血管却从大脑的表皮层延伸出来,到达大脑中的每一个独立的细胞,这也就意味着,脑脊液只要沿着这些血管的外壁流动,就可以轻易到达大脑中。所以这就是,安排一套血管去代替第二套如淋巴管一样功能的一种巧妙办法,这样就不需要另外一套淋巴管了。更神奇的是,没有其他任何一种器官具有这种清理细胞之间废物的功能,这是大脑所独有的解决办法。
但是,这跟我所讲的睡眠有何关系呢?我想很多人看到这也会发出同样的疑问。接下来就是最最让人感觉神奇的地方了,因为,大脑中所有这些液体的工作状态只出现在睡眠时的大脑中!
研究人员曾做过一个实验,一只醒着的老鼠的大脑中几乎没有脑脊液的流动;同样这只老鼠,它睡着之后,它大脑中的脑脊液会快速地流动。同时,他们还发现在大脑即将睡着的时候,脑细胞看起来变小了,这样细胞之间就产生了空隙,这些空隙得以让脑脊液流动,也让废物被清除了。这样看来,伽林提出的人睡觉时大脑中会有液体流动的想法,应该是正确的思路。
年后,研究人员的研究证明了大脑清醒时所发生的一切,在大脑紧张工作时,它一直将清理那些细胞空隙间的废物的工作推迟。然而,在大脑要睡觉时,它不必那样紧张工作,大脑就切换到了“清理模式”,开始清理脑细胞间隙之间已经积累了一天的废物。所以这点像我、或者你,我们在工作的时候,没有时间做家务,于是将家务推迟了,等到周末再进行大扫除。
到现在,我们已经说了很多关于废物清理的事,但是我还没有具体介绍废物的种类——那些为了保持我们健康大脑必须要清理的废物的种类。
研究