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睡眠不足時大腦竟會偷偷“清理緩存”

張佳欣
2025年11月06日08:18 | 來源:科技日報
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科學家早就知道,睡眠對大腦至關重要。人在熟睡時,腦脊液會像潮水一樣在神經元間流動,清除代謝廢物,為第二天的思考和學習“重置系統”。

但如果睡眠不足,大腦會發生什麼?不少人在通宵趕稿、熬夜追劇或是長途飛行后,第二天總覺得腦子像被棉花塞住,注意力不聽使喚。明明睜著眼,卻突然“神游”了幾秒。沒睡覺的腦子,會任由廢物堆積,還是另有補救措施?

美國麻省理工學院神經科學家們決定揭開謎底。他們請來了26名志願者,讓他們在實驗室度過兩個截然不同的夜晚:一個徹夜不眠,一個安然入睡。無論哪種狀態,第二天早晨,志願者們都要在巨大的功能性磁共振成像儀裡接受測試,並執行一項簡單直接的任務,即看到十字變方形或聽到“嗶”聲就按按鈕。這看似輕鬆,卻考驗注意力的穩定性。

同時,科學家還監測了志願者的大腦活動、腦脊液流動、心跳、呼吸和瞳孔變化。與普通功能性磁共振成像儀不同,這次使用的改進版成像技術能直接觀測腦脊液的進出流動,捕捉那股在腦中流淌的微妙波動。

結果並不意外。一夜未眠的志願者反應遲緩,錯誤頻發,甚至完全錯過明顯的刺激信號——他們的大腦仿佛“不在服務區”。就在這些短暫的“走神”瞬間,科學家觀察到腦脊液突然從大腦中涌出,幾秒后,又流回原處。就像大腦趁著注意力“斷片”的一瞬,悄悄完成了一次“清理緩存”的過程。

“可以這樣理解:由於大腦極度需要睡眠,它會努力進入一種類似睡眠的狀態,以恢復部分認知功能。”科學家解釋道,腦脊液系統試圖通過讓大腦在“高注意力”與“高流動”兩種狀態間反復切換,來重啟功能。

這好比大腦的一種“補救”行為。然而,這個過程的代價不僅僅是注意力瞬間崩塌。

每當腦脊液流動增強,受試者的心率和呼吸都會變慢,瞳孔也會收縮——這出現在腦脊液流出前約12秒﹔當注意力恢復后,瞳孔又會重新放大。科學家推測,這種腦—身同步反應可能由同一個神經回路控制,它既調節清醒與專注,也掌管血流、液體交換等基礎生理功能。科學家猜測,控制回路的有力候選者之一是去甲腎上腺素系統。該系統通過神經遞質去甲腎上腺素調節許多認知和生理過程。

原來,睡眠不足的第二天,大腦竟然有這麼多“戲”。未來的研究也許能揭開更多秘密。或許,人們終有一天能真正理解,為什麼“好好睡一覺能讓一切重新開始”。

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(責編:邢鄭、孫娜)

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