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文/沃克;譯/姚若潔

大約在我們進行研究的同時,羅徹斯特大學的內德加(Maiken Nedergaard)做出睡眠研究領域近幾十年來最精采的發現。內德加以小鼠為研究材料,發現腦中有一種像下水道般的網路,稱為膠淋巴系統(glymphatic system)。這個名稱對應於身體中的淋巴系統,但腦中的膠淋巴系統是由膠細胞(glia)組成的。

膠細胞分布於整個腦中,與腦中產生電脈衝的神經元並肩而立。就像淋巴系統會把我們身體的髒東西排出去,膠淋巴系統會蒐集並移除危險的代謝汙物,這些代謝物是由辛勤工作的腦神經元產生的,而膠淋巴系統就像是頂尖運動選手的支援團隊。

這個支援團隊在白天也會活動,不過內加德和她的研究小組發現,我們睡覺時才是這個神經清潔隊執行高效能工作的時候。隨著深度非快速動眼睡眠的韻律,排除汙物的效率會提高十倍到二十倍。在這堪稱夜間強力掃除的過程中,透過浸泡整顆腦的腦脊髓液,膠淋巴系統才能完成淨化工作。

內加德還有第二項驚人發現,可以解釋為何腦脊髓液能夠如此有效的在夜裡把代謝廢物沖掉。在非快速動眼睡眠時期,腦中膠細胞的體積會縮小,縮小程度可達60%,使得神經元四周的空間變大,讓腦脊髓液可以有效清掉一天下來神經活動的代謝廢物。想像一個大都會中的大樓在晚上縮小體積,讓市政府的清潔隊很容易收拾滿街的垃圾,再以高壓水柱沖洗每個角落和縫隙。

感謝這種深度清潔工作,讓我們每天早上醒來時,腦子可以再次有效率的運作。

睡不好和阿茲海默症之間的惡性循環

那麼,以上這些和阿茲海默症有什麼關係?

睡覺時膠淋巴系統清除的有毒廢物之一,就是類澱粉蛋白,這是與阿茲海默症有關的毒素。還有其他與阿茲海默症相關的代謝廢物,也是透過這種發生於睡眠時的清潔過程排除,包括 tau 蛋白,以及神經元白天燃燒能量和氧所產生的壓力分子。

如果你在實驗中阻礙小鼠進行非快速動眼睡眠而讓牠醒著,牠腦中的類澱粉蛋白沉積便立刻增加。小鼠缺乏睡眠時,腦內與阿茲海默症相關的蛋白質以及數種有毒代謝物,都會加速累積。用更簡單的話來說,清醒造成低度的腦傷,而睡眠則會淨化神經。

內加德的發現,補足了我們研究中未解問題所需的知識。睡眠不足與阿茲海默症病情發展的交互作用是一種惡性循環。沒有充分的睡眠,腦中類澱粉蛋白斑塊會愈積愈多,尤其累積在產生深度睡眠的腦區,造成破壞。由於這樣的破壞,導致深度非快速動眼睡眠的喪失,腦部在夜間排除類澱粉蛋白的能力因而降低,使得更多類澱粉蛋白沉積。

類澱粉蛋白愈多,深睡愈少;深睡愈少,類澱粉蛋白愈多……如此循環下去,沒完沒了。

從這樣的一連串反應,我們可以得到如下預測:在成人階段睡得太少,得到阿茲海默症的風險將顯著提高。許多流行病學研究的報告明確提出這樣的關係,包括有睡眠障礙的人,如失眠與睡眠呼吸中止症患者也可能有高風險。

我順便提一下(但尚未經過科學驗證),我一直很好奇,柴契爾夫人和雷根總統這兩位國家元首為什麼後來會得到這種凶殘的疾病,他們常自稱一晚只睡四到五小時。美國現任總統川普也公開宣稱自己一晚只睡幾小時,或許他還是多留意比較好。

盼望能從睡眠預防失智

從上述發現中,還可以得到更激進的反向預測:如果我們改善一個人的睡眠,應該能夠降低他得到阿茲海默症的風險,或至少延後疾病的發生。

臨床研究有一些初步的支持證據,來自中年人和老年人治療睡眠障礙的成功例子;這些人的認知退化速度顯著減緩,使阿茲海默症的發生延遲了五到十年。

我自己的研究團隊目前正在嘗試發展幾種可行的方法,用人為手段增加深度非快速動眼睡眠,可以使腦中有大量類澱粉蛋白斑塊的老年人,恢復某種程度的記憶鞏固能力。我的目標是預防阿茲海默症,如果我們能找到符合成本效益,並可重複施用於所有人的方法。

深沉睡眠從中年就開始逐漸衰退,我們有可能在阿茲海默症來臨的幾十年之前,在人生中場階段就開始補充深沉睡眠,以扭轉生命後期的失智風險嗎?不可否認,這是個遠大的目標,有人可能會覺得把它當作研究目標是種空想。但是不要忘記,我們的醫學其實已經運用同樣的概念,開立斯達汀類藥物(statins)處方給四、五十歲的高風險個人,協助他們預防心血管疾病,而不是過了數十年發病之後再加以治療。

睡眠不足只是阿茲海默症的風險因子之一,睡眠本身並不會成為根除阿茲海默症的萬靈丹。儘管如此,提升睡眠在人生中所占的重要性,顯然已經變成可以降低阿茲海默症風險的重要因子。

※ 本文摘自《為什麼要睡覺》,原篇名為〈超越金氏世界紀錄的極限 睡眠剝奪對腦的可怕影響〉,立即前往試讀►►►

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