对大脑垃圾清除系统的新见解可能有一天会帮助研究人员更好地理解和预防许多大脑疾病

大脑中大约有1700亿个细胞，当它们执行日常任务时，它们会产生大量的废物。为了保持健康，大脑需要洗掉所有的碎片。但它究竟是如何做到这一点的仍然是个谜。

现在，两组科学家发表了三篇论文，详细描述了大脑的废物清除系统。他们的见解可以帮助研究人员更好地理解、治疗甚至预防各种各样的脑部疾病。

这些发表在《自然》杂志上的论文表明，在睡眠期间，缓慢的电波将细胞周围的液体从大脑深处推到表面。在那里，一个复杂的界面允许液体中的废物被吸收到血液中，血液将它们带到肝脏和肾脏，然后从体内排出。

被带走的废物之一是淀粉样蛋白，这种物质会在阿尔茨海默病患者的大脑中形成粘性斑块。

在华盛顿大学研究神经退行性疾病的杰弗里·伊利夫(Jeffrey Iliff)说，越来越多的证据表明，阿尔茨海默氏症患者大脑的废物清除系统受损，但他没有参与这项新研究。

伊利夫说，新的发现应该有助于研究人员准确地了解问题出在哪里，也许还能解决问题。

“如果我们恢复排水系统，我们能预防阿尔茨海默病的发展吗?”他问道。

洗脑简史

十多年前，伊利夫和丹麦科学家迈肯·内德加德(Maiken Nedergaard)博士首次提出，大脑内部和周围的透明液体是一个清除废物系统的一部分。

科学家们将其命名为淋巴系统，这是对人体淋巴系统的致敬，淋巴系统有助于对抗感染，维持体液水平，过滤掉废物和异常细胞。

圣路易斯华盛顿大学的乔纳森·基普尼斯(Jonathan Kipnis)是两篇新论文的作者之一，他说，这两种系统的工作原理就像房子里的管道一样。

“你有水管和污水管道，”基普尼斯说。“所以干净的水进来，然后你洗手，脏水就出去了。”

但淋巴系统使用细管网络将废物输送到血液中。大脑缺少这些管道。

因此，科学家们花了几十年的时间试图回答一个基本问题，基普尼斯说:“一个来自大脑中部的废物分子是如何一路走到大脑边缘的”，并最终离开身体的?

部分答案出现在2012年和2013年，当时伊利夫和尼德加德开始提出淋巴系统。他们表明，在睡眠的动物中，脑脊液开始在大脑中快速流动，冲走废物。

但是是什么在推动液体呢?它是如何通过通常将脑组织与血流分开的屏障运输废物的?

海浪冲刷

基普尼斯和他的团队开始观察大脑在睡眠时的活动。作为这项工作的一部分，他们测量了动物深度睡眠时出现的慢电波的功率。

他们意识到:“通过测量波，我们也测量了间质液的流动，”在细胞周围的空间中发现的液体，Kipnis说。

研究小组2月份在《自然》(Nature)杂志上报告说，结果证明，脑电波起到了信号的作用，使神经元的活动同步，并将它们转化为微小的泵，将液体推向大脑表面。

在同一期《自然》杂志上发表的第二篇论文中，由麻省理工学院的科学家领导的一个研究小组提供了更多的证据，证明慢电波有助于清除废物。

研究小组使用了患有阿尔茨海默氏症的老鼠。他们将这些老鼠暴露在每秒发生40次的声光脉冲中。

刺激引起的动物脑电波以相同的慢频率出现。

测试表明，脑电波增加了流入大脑的干净脑脊液和流出大脑的脏脑脊液的流量。他们还表明，这种液体携带淀粉样蛋白，这种物质会在阿尔茨海默病患者的大脑中积累。

在几周前发表的一篇论文中，Kipnis展示了包括淀粉样蛋白在内的废物如何穿过通常隔离大脑的保护膜。

基普尼斯和他的团队专注于通过这种膜的静脉。

他说:“在静脉周围有一个套管，它永远不会完全密封。”“这就是脑脊液流出的地方”，并将废物转移到身体的淋巴系统。以上翻译结果来自有道神经网络翻译（YNMT）· 通用场景

从老鼠到人类

总之，新的研究表明，保持大脑废物清除系统的功能需要两个不同的步骤:一个是将废物推入大脑周围的脑脊液，另一个是将废物转移到淋巴系统并最终排出体外。

“我们已经分别描述了它们，”伊利夫说，“但从生物学的角度来看，它们几乎肯定是耦合的。”

伊利夫说，许多在老鼠身上的新发现仍需要在人身上得到证实。

“啮齿动物和人类在解剖学上的差异，”他说，“是相当可观的。”

但他表示，研究结果与导致阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病的研究是一致的。

研究人员知道，大脑的废物清除系统会因年龄、损伤和大脑血管阻塞的疾病而受损。

“所有这些都是阿尔茨海默病的风险因素，”伊利夫说。

伊利夫说，废物清除功能受损也可能是帕金森氏症、头痛甚至抑郁症的一个因素。因此，找到帮助大脑自我清洁的方法——也许是通过诱导那些慢电波——可能会预防各种各样的疾病。