昼夜节律有助于引导废物排出大脑

新的研究详细描述了由复杂的分子和流体动力学组成的glymphatic系统(大脑独特的废物清除过程)是如何与调节睡眠-觉醒周期的内部主时钟同步的。这些发现表明，白天睡觉的人患神经疾病的风险更大。

“这些发现表明，glymphatic系统的功能不仅仅是基于睡眠或清醒，而是由我们的生物钟决定的日常节奏，”神经科学家Maiken Nedergaard说，医学博士，D.M.Sc。他是罗切斯特大学医学中心(URMC)转化神经医学中心的联合主任，也是该研究的资深作者，该研究发表在该杂志上自然通讯．

这些发现加深了人们对glymphatic系统的运作和功能的理解，glymphatic系统是大脑中独立的废物清除过程，该过程于2012年首次被内德高实验室的研究人员发现。该系统由一个管道网络组成，它沿着血管的路径，将脑脊液(CSF)泵入脑组织，冲洗掉废物。几年后的研究表明，glymphatic系统主要在我们睡觉时发挥作用。

从这些最初的发现开始，内德高的实验室和其他实验室已经证明了血压、心率、昼夜节律和睡眠深度在glymphatic系统的功能和大脑中启动和关闭该系统的化学信号中所起的作用。他们还展示了睡眠中断或创伤如何导致系统崩溃，并允许有毒蛋白质在大脑中积累，可能导致许多神经退行性疾病，如阿尔茨海默症。

之间的联系昼夜节律而glymphatic系统是这篇新论文的主题。昼夜节律——一个24小时的内部时钟，调节几个重要的功能，包括睡眠周期——都维持在大脑中一个叫做视交叉上核的小区域。

这项在老鼠身上进行的新研究表明，当动物被麻醉一整天时，它们的glymphatic系统仍然只在它们典型的休息期间发挥作用——老鼠是夜行动物，所以它们的睡眠-觉醒周期与人类相反。

这项新研究的第一作者、URMC转化神经医学中心的研究助理教授Lauren Hablitz博士说:“人类的昼夜节律被调整为白天醒、晚上睡的循环。”“因为这个时间也会影响glymphatic系统，这些研究结果表明，白天靠猫午睡来补觉或上夜班的人可能有患神经疾病的风险。”事实上，临床研究表明，白天睡觉的人患阿尔茨海默氏症和痴呆以及其他健康问题的风险要大得多。”

这项研究挑选出了在大脑中发挥多种功能的星形胶质细胞。人们认为星形胶质细胞存在于视交叉上核帮助调节昼夜节律。星形胶质细胞也是控制脑脊液在中枢神经系统中的流动的看门人。研究结果表明，大脑不同部位的星形胶质细胞之间的交流可能有一个共同的目标，那就是在睡眠时优化glymphatic系统的功能。

研究人员还发现，在清醒时，glymphatic系统将脑脊液转移到淋巴结在脖子上。由于淋巴结是免疫系统调节的关键中转站，研究表明脑脊液可能代表着一个“液体时钟”，帮助唤醒身体在白天对抗感染的能力。

“建立星形胶质细胞之间的通信作用和昼夜节律对glymphatic清除动力学的显著影响代表了理解大脑中废物清除调节的基本过程的重要一步，”Frederick Gregory博士说，他是陆军研究办公室的项目经理，该办公室帮助资助了该研究，是美国陆军作战能力发展司令部陆军研究实验室的一个组成部分。“这些知识对于开发未来的对策至关重要，这些对策可以抵消睡眠剥夺的有害影响，并解决未来多领域军事行动的需求，使士兵在没有休息能力的情况下保持更长的时间。”

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