为什么睡觉之后头脑会清醒？听听科学家怎么说

我们每个人一生中都有三分之一的时间在睡觉，但这是从出生就顺其自然的事情，我们都很少质疑这到底是为什么？两千年前，古代的名医伽林提出，当我们醒着的时候，我们大脑的原动力一种液体，会流动到身体的其它地方，补充活力，当我们睡觉的时候，流动在身体各部分的液体会反哺回到大脑，为大脑补充水分从而使我们恢复精神。虽然这个观点现在听起来很荒谬，但伽林却很简单的解释了我们每天的睡眠是怎样一个原理。

依据自身的经验我们都知道，睡完觉我们会觉得神清气爽，如果没睡好，脑袋就会很晕。尽管我们现在比伽林知道的要多得多，但我们始终没有弄清楚，在所有的人类活动中，为什么只有睡觉能让我们头脑变得清醒，所以，今天，我给大家讲一些这方面的新的研究。

我们发现，睡眠实际上是大脑为满足它基本需要的一种精妙和独特的解决方法，因为大脑与人体其它器官不同，要求低摄入，高输出。生物学的研究范畴，基本上都可以看作是发现生物的各种问题，以及它们自身的解决方案的研究，而对于每个器官来说，首要的问题就是持续不断的提供给养去供应身体的所有细胞。对大脑来说，这是至关重要的，大脑强烈的电波活动耗费了身体整个能量供应的四分之一，虽然重量仅占了体重的百分之二。所以这个循环系统，通过血管传输运送营养和氧气到身体的任何一个角落，从而解决了身体补充营养的问题。

每个细胞在消耗营养的同时也在产生垃圾，那么，如何处理这些废物就成了每个器官都需要解决的第二个基本问题。身体的淋巴系统就是因此而生的，它是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吸收营养和垃圾，收集它们并把它们丢弃到血液中而被处理掉。但如果你细看这张图，会发现，大脑中没有淋巴管。那大脑是如何处理这些废物的呢？

这个看上去普通的问题，就是我们团队最初选择做这个项目的原因。我们发现，当我们深入到大脑中的神经元和血管去寻找大脑处理废物的机制时，得到的结果是出乎意料的。我们大脑里有一个区域，里面装满了干净透明的液体叫做脑脊液，简称CSF。CSF填充了大脑周围的空间，大脑中排出的废物到达CSF并和CSF一起进入血液，听起来跟淋巴系统差不多。但有趣的是，从大脑中出来的液体和废物并不是随意的渗透到CFS里，而是有一个专门的管道网，来组织和促进这个过程。

下面这张图片是老鼠的大脑图片，左边的图片展示的是大脑表层，右边图片是大脑表层底下和它的组织。我们把血管标记成红色，把大脑周围的CFS标记成绿色，让我们吃惊的是，大脑外面的液体即CFS，它们不是乖乖的呆在外面，相反，它们会随着血管外壁逆流进入大脑，帮助大脑处理细胞之间的垃圾。如果你仔细想想就会发现，利用血管外壁进入大脑是个非常巧妙的方法。因为大脑包围在一个坚硬的头骨里，里面全是细胞，所以大脑中已经没有多余的位置容纳一套独立的淋巴系统。而从大脑表面延伸出来的血管，连接大脑中的每个细胞，这意味着，脑脊液只要沿着血管外壁流动，就能到达大脑中的任何细胞，所以，大脑中的血管也充当了淋巴系统的功能。更神奇的是，没有任何其它一个器官能像大脑这样清理细胞之间的废物，这是大脑独有的系统。

但，上述的大脑清理垃圾的事情，只有在睡觉时才发生，在你清醒时，脑脊液几乎不流动，当你睡着时，脑脊液在飞速流动。同时我们发现，在我们欲睡没睡的时候，脑细胞好像缩小了，这样细胞之间就产生了空隙得以让脑脊液流动，顺带废物就被清除了。这样看来，伽林提出的，人在睡觉时大脑里会有液体流动的说法也许是对的。在伽林之后的2000年，我们的研究发现，大脑在清醒或者特别忙碌时，清理垃圾的工作经常被推迟，反之，大脑才开始它的清理工作。这就像我们经常把一周的家务都积攒到周末来做一样。

上面，我们一直在说清理废物，下面我们来说说清理什么样的废物，或者说是废物的种类。近期研究的热门是淀粉样β蛋白，这是一种大脑会持续生产的蛋白质。但对于患有老年痴呆症的人，在他们大脑细胞的间隙中，淀粉样β蛋白往往不能被及时清理，因而加强了患病的可能性。所以，我们监测了在清醒和熟睡状态下，淀粉样β蛋白被清理的速度并进行对比，我们发现，熟睡时，清理速度会快很多。那么，如果睡觉是大脑清理废物的必要条件，这可能就会颠覆性的让我们认识到大脑，睡眠，淀粉样β蛋白和老年痴呆症之间的关联。一系列的临床试验表明，对于那些老年痴呆症还不是很严重的患者，睡眠的时间和质量是与大脑中淀粉样β蛋白的聚集程度息息相关的，然而，这些研究虽并没证明缺乏睡眠或者睡眠质量不佳会引起老年痴呆症，但却明确指出了如果大脑不及时清理废物（如淀粉样β蛋白），就会加大患诸如老年痴呆症等此类病症的可能性。

所以，这个研究告诉我们，也是现在我最想告诉你们的是，睡觉可以让大脑清醒，我们每晚都在睡觉，但我们的大脑却一直在工作，我们的身体在休息，但我们的思维却一直在游荡，大脑的这些组织一直在辛勤的工作，保持大脑这个极其复杂的“机器”的清洁。因为，如果不及时清理大脑的废物，就会危及我们的身心健康与功能。今天我们大脑所做的这些基础的，家务一般的苦差事，可能对防止及治疗明天的精神疾病具有重要的意义。