科學家揭開睡眠中的大腦清洗過程

睡眠，這個我們每天都在經歷的生理循環，竟然隱藏了「清洗大腦」的神秘過程。最新的研究顯示，人們在睡覺時，大腦會進行一種獨特的清洗過程，從而改變我們對睡眠和大腦功能的認識，甚至為神經系統疾病的治療開啟了新的可能性。讓我們一起探索這個令人驚奇的大腦清洗過程吧！

下方影片為羅徹斯特大學醫療中心（URMC）轉譯神經醫學中心聯合主任、文章的主要作者Maiken Nedergaard博士所拍攝的簡短影片，想傳達的訊息是 “研究表明，大腦在睡覺和清醒時有不同的功能狀態，實際上，睡眠對於身體的恢復過程似乎是清除神經活動副產物，清洗這些在清醒時積累的副產物。”

睡眠中樞在哪：腦波頻率的神秘旅程

你或許曾聽說過“睡眠中樞”，但你知道它在哪裡嗎？睡眠中樞實際上位於大腦的內部，這是控制我們的睡眠和清醒的重要區域。當我們進入睡眠，大腦進入不同的階段，我們的腦波頻率也會發生變化。這些腦波頻率的變化反映了我們的睡眠深度，而深度睡眠正是大腦進行清洗的高峰時刻。

睡覺時的大腦運作：如何清洗垃圾

通過最新的成像技術，科學家們終於成功觀察到了大腦清洗的全過程。這一過程類似於一個“衛生系統”，大腦在我們睡覺時通過血管輸送腦脊髓液（CSF），將廢物清除並排放回循環系統。這種清洗過程在睡覺時特別活躍，因為我們的大腦細胞會縮小，從而創造更多的空間，讓腦脊髓液更自由地通過腦組織。

美國波士頓大學的科學家成功的拍下大腦的清洗過程，研究人員在MRI監看了13名健康的年輕人睡眠時大腦的情況，參加者均處於「非快速動眼睡眠期」（non-REM sleep）的深層睡眠階段。

在「非快速動眼睡眠期」，富含氧的血液（紅色）從大腦流出，緊接著腦脊液（藍色）的從下方的第四腦室進入腦中，而這種腦脊液可能有助於清除大腦中的有害蛋白質 (β澱粉樣蛋白，β-amyloid)。

另一個令人震驚的發現是，大腦的細胞在睡眠時體積“收縮”了60％。這種收縮讓細胞之間產生了更多的空間，讓腦脊髓液 (CSF) 能夠更自由地通過腦組織洗滌。相比之下，清醒時，大腦的細胞會相對的緊密因而限制了CSF的流動。

睡眠與大腦的重要性：阿茲海默症與未來治療

研究發現，腦脊液系統在睡覺時對於清除引發神經系統疾病的毒素，如避免阿茲海默症有很大的幫助。這個系統的運作與我們的睡眠密切相關，而正是這個過程的深度清洗，使得我們能夠保持大腦的健康和功能。

在揭開睡眠與大腦的神秘面紗的過程中，我們更深入地瞭解了睡眠的重要性，以及它如何幫助我們的大腦保持健康。無論是科學的發現，還是現代科技的應用，都將為我們提供更多關於睡眠和大腦的寶貴信息。

此外，除了科學的突破，現代科技也在幫助我們更好地理解睡眠和大腦之間的聯繫。翡麗詩丹睡眠手環就是其中之一，它可以幫助我們快速的進入深層睡眠，提升睡眠品質，值得有睡眠困擾者參考。

睡眠對學習的重要性：洪蘭教授的建議

近期，台北醫學大學講座教授洪蘭在新書中強調，學習過程中有充足的睡眠對學習效果影響重大。她指出，白天學到的知識儲存在「海馬迴」，只有在睡眠時大腦才有機會消化並分類這些資訊，並補充必要的神經傳導物質，為第二天的學習做好準備。

洪蘭解釋，科學家通過核磁共振技術發現，睡眠時大腦會分泌血清素、正腎上腺素和生長激素等神經傳導物質，就像商店打烊後要理貨、補貨一樣，確保大腦在醒來時能夠正常運作。她強調，充足的睡眠能幫助大腦將需要長期儲存的訊息移至長期記憶庫，釋放「海馬迴」的空間，從而為新一天的學習做好準備。

此外，洪蘭指出，睡眠不足會導致血清素缺乏，進而引發負面情緒。因此，小睡一會兒有助於恢復精力，提高學習和工作的效率。她建議，當感到疲勞時，不要強撐，最好能小睡7分鐘，這樣後續的53分鐘才能更有效率地進行工作或學習。

對於學習策略，洪蘭認為，有些學生選擇早早入睡，半夜再起來讀書，這樣的效果並不一定好。如果需要記憶教科書內容，上半夜的學習效果較好；而技術性練習如彈鋼琴或練球則適合在充足睡眠後進行。她還特別提到，背單字的最佳時機是早上起床後，因為大腦在夜間已補充了相關的神經傳導物質。

睡眠可以重置神經元，以便第二天產生新的記憶

每個人都知道良好的睡眠可以恢復體力，但一項新的研究發現它可以重置另一個重要功能：記憶。這一結果等於解釋為什麼所有動物都需要睡眠，不僅可以修復記憶，還可以重置大腦並使其在清醒時保持良好的工作狀態。

研究人員將電極植入小鼠的海馬體中，使它們能夠記錄學習和睡眠期間的神經元活動。透過這種方式，他們觀察到在睡眠期間，CA1 和 CA3 區域的神經元複製了白天學習期間形成的相同神經元模式。但研究人員想知道大腦如何每天繼續學習而不超載或耗盡神經元。奧利瓦說：“我們意識到，在睡眠期間，海馬體還會出現其他狀態，一切都安靜下來。” 「原本非常活躍的CA1和CA3區域突然安靜了。這是記憶的重置，這種狀態是由中間區域CA2產生的。”

研究人員相信，他們現在擁有透過修補記憶鞏固機制來增強記憶力的工具，這可以在記憶功能衰退時應用，例如在阿茲海默症中。重要的是，他們還有證據表明可以探索消除負面或創傷記憶的方法，這可能有助於治療創傷後壓力症候群等疾病。

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