入睡後,才能好好「洗腦」! 研究證實睡眠有助大腦「排毒」

愈來愈多研究證實,睡眠對身體及大腦健康影響甚鉅,最近的研究則更進一步觀察到,睡眠充足可以清洗掉大腦「毒素」,其中包括可能造成失智症的有毒物質。好好睡一覺,可能比你想像的還重要!


撰稿╱藍弋丰
審閱╱蘇泓洸(臺大醫院精神醫學部主治醫師)

台灣人相信勤能補拙,從學生時代開始就認為徹夜不睡苦讀才能考高分,社會上也尊崇為了工作加班熬夜,尤其現在通訊軟體極為方便,即使下班後還是「line」個不停,或是推崇天災時政治首長徹夜不眠守在指揮中心。

在這樣的文化下,台灣人常常因辛勤讀書或工作而犧牲了睡眠,不過,這樣的努力可能得不償失,因為大自然讓哺乳類動物必須睡覺,一定有其道理。過去小白鼠的實驗顯示,剝奪睡眠會讓身體代謝失調、免疫失調、記憶喪失甚至認知出現障礙,最後小白鼠通通猝死了。

睡眠時大腦才能清掉「廢棄物」

如今,新的研究結果則更詳細地告訴我們,睡眠對大腦的重要性就好像餐廳打烊後進行打掃工作,大腦趁著睡眠的時候,把腦神經整天辛勤工作產生的廢棄物「清洗乾淨」,其中包括可能造成失智症的有毒物質。所以,睡覺真的很重要,是人體正常運作不可或缺,也是維護大腦的重要時間。

美國愛荷華大學神經科學研究所創辦所長泰德阿貝爾(Ted Abel)曾接受媒體採訪表示,與1950年代相比,美國人睡眠減少了1.2小時,在新冠疫情下,全球許多人更是擔心到睡不著覺,然而,睡眠對人體真的非常重要,他認為,就像高血壓是心血管疾病的領先指標──在10年前開始好好控制血壓,就能預防病發──睡眠也可能是腦神經生理疾病的領先指標。

所以,還是放寬心好好睡個好覺吧!擔心到睡不著本身,對身體造成的傷害,可能比染疫的風險還大。

大腦清運廢物需透過腦脊髓液

大腦為何非得要睡覺的時候才能徹底大掃除,難道不能一邊工作就一邊清除廢棄物?這跟大腦的基本保護構造有關,為了避免大腦受到外界環境毒素的影響,大腦的血管周圍有三層構造的腦血管障壁緊緊包覆,只允許氧、二氧化碳和血糖通過,其他化學物質如絕大部分的藥物都無法通過,這樣的設計,是避免不小心一接觸有毒物質時影響大腦。

但是在腦血管障壁的緊緊保護下,不只有毒物質進不來,廢棄物質也出不去了,所以大腦無法像身體其他組織的細胞一樣,直接從微血管把廢棄物清運出去,得要另外想辦法,於是大自然設計了將大腦泡在腦脊髓液之中,一方面,可以作為緩衝,一方面,透過腦脊髓液的循環沖洗,藉此排除廢棄物質。

腦脊髓液產生的地方,是大腦中央有許多空間,稱為腦室,其中有個大量微血管聚集處,叫做脈絡叢,從這邊製造出腦脊髓液,沿著各個腦室流動後,通過大腦導水管,通往小腦跟橋腦,之後流往脊髓以及大腦外側。包覆大腦的腦膜分為三層,在最內層的軟腦膜與中間層的蜘蛛膜之間,有個空間,稱之為蜘蛛膜下腔,腦脊髓液就在這個空間中流動,最後流往分布在頭頂中央的蜘蛛膜顆粒回收。

每天腦脊髓液照著上述方式循環更新4~5次,相當於垃圾車一天來4~5趟;但是,垃圾車來清運垃圾,家家戶戶還是要有人把垃圾拿出來丟,幫腦神經細胞把垃圾拿出來丟上垃圾車的,是大腦中的小幫手細胞,稱為「神經膠細胞」,這些細胞並不負責傳遞訊息,只專心負責輔助神經細胞,其中最大的是「星狀膠質細胞」,形狀如名字所示像星星,突起的尖端膨大成為腳板,貼附在微血管上,形成方才所說的腦血管障壁的一部分。

小幫手幫腦細胞丟垃圾的清運管道,稱之為「神經膠淋巴系統(glymphatic system)」,顧名思義,這是由神經膠細胞主導,類似身體其他部位的淋巴流動的一種清運機制。這個清運系統借用血管在腦中穿過的空間,在血管旁有小小的空隙,隨著脈搏跳動,血管擴張時,空隙就變小,反之空隙變大;如此產生像幫浦一樣的動力,來讓腦脊髓液與大腦細胞間質的間質液混合,帶走不要的廢棄物。

睡覺的時候大腦展開大掃除

美國波士頓大學的研究團隊在2019年11月發表於《科學》期刊的論文則告訴我們,睡覺的時候,大腦運用這樣的清運機制進行大掃除。研究團隊請13位健康受試者躺在磁振造影掃描(MRI)機器中睡覺,藉由磁振造影來了解睡眠時腦中血流與腦脊髓液的流動,結果有了驚人的發現。

我們睡覺時,會先進入稱為「非快速動眼期」的沉睡,一陣子之後進入「快速動眼期」,顧名思義就是睡覺的時候眼球轉動得很快,這就是作夢的時候。接下來,會進入非快速動眼期與快速動眼期的交替。一般認為,非快速動眼期的睡眠是進行身體的修復功能,快速動眼期則是大腦在分類處理一整天下來的資訊。

當進入非快速動眼期時,磁振造影檢查發現,大腦會趁著腦神經休息不需要隨時提供大量氧與血糖時,來進行大掃除。
前面提到,大腦清垃圾的神經膠淋巴系統是藉由血管旁的空隙,利用血管的脹縮來作為幫浦動力;當大掃除時,大腦把這種幫浦動力開到最大,會每20秒間歇性地先大量減少血流,如此血管縮到最小,相對的就有大量腦脊髓液流入空隙,接著大量恢復血流,如此血管膨脹到最大,也就把腦脊髓液都擠出空隙,一來一往之間,就是一趟徹底清洗。

在醒著的時候或是快速動眼期,可沒辦法進行這樣的工作,因為要是腦細胞還在工作中,關閉血流10秒鐘,那腦細胞可就都缺氧了,所以非得趁睡覺時腦細胞休息,才來一次夜深人靜大掃除,這樣的掃除強度遠比平時醒著的時候清運速度快多了,可以把大腦一整天下來產生的有害廢棄物都清除乾淨,包括造成阿茲海默氏症的變異蛋白質,這也就解釋了過去許多研究都發現,睡眠剝奪與阿茲海默氏症的發生風險有關。

這個新發現讓美國國防部也相當重視,因為美軍執行任務常常得犧牲睡眠,甚至長時間不睡,過去認為這是軍人堅毅精神的表現,甚至訓練時還故意剝奪睡眠,但如今美國國防部擔心如此打亂大腦清運機制,會不會對軍人的反應力、判斷力發生不好的影響,甚至留下後遺症?因此特別撥款430萬美元,進行3年研究計畫,來研究睡眠的影響。

好好睡一覺,護肝更醒腦

肝臟是為人體清除累積毒素及廢棄物的重要器官,所以台灣人常常說不睡覺會傷肝,熬夜工作的工程師自稱「爆肝工程師」,不過,熬夜的人測量血中肝細胞受損流出的酵素,也就是GOT、GPT,不一定比較高,所以,雖然規律與充足的睡眠的確能護肝,但不睡覺「爆肝」的說法是有點言過其實。

但是,不睡覺卻肯定會傷腦,過去的研究顯示,沒睡覺對大腦的影響跟喝醉酒類似,如今我們知道原因了,那就是不讓大腦進行大掃除,累積很多有毒廢棄物,當然大腦就「當機」。

所以,千萬不要再推崇學生準備考試焚膏繼晷,或是政治首長徹夜不眠,想要腦袋清醒考高分,希望政治人物做出正確判斷,都要睡飽飽,才能讓大腦處於最佳狀態。同時,充足的睡眠也是提升免疫力,對抗疫病的良方。疫情下的新生活,就從睡得好開始吧!

本文出自«好健康雜誌 No59» 由「財團法人全民健康基金會」授權轉載

參考資料
1.https://now.uiowa.edu/2021/10/understanding-brain-why-we-sleep-dream-and-remember
2.https://news.unchealthcare.org/2021/10/dod-funds-4-3-million-initiative-to-improve-sleep-clearance-of-the-brain/
 

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