瞻云，科普人，公众号「瞻云」 阅读原文 很多人都应该知道，正常的生理活动状态下，大脑会消耗人体 20%的能量。 大脑消耗的能量来自哪里？ 恰恰是在你睡觉的时候，不断合成积累的。 你熬夜多，睡眠不足，第二天能消耗的糖原不够，便没有足够的能量支撑你进行高效率的工作和学习。 你白天经过一天的工作和学习，大脑还会产生大量的代谢废物。如果不能及时清理，便会损害大脑。 白天的时候，大脑把所有的精力都用在了你的日常活动，到了晚上它才会开足马力，加班加点对有害物质进行清理。 而清理有害物质的介质叫做——脑脊液。 我们 1400～1500ml 的大脑中，具有 125-150ml 的脑脊液。 虽然脑脊液的总量并不是很多，但大脑每天都会产生 500ml，并重吸收 500ml。 大脑内的脑脊液总是维持在动态平衡的状态，在重吸收的过程中，代谢废物会被转移到血液中去。 脑脊液具有搏动节律，与心脏在血管中产生的压力波相匹配[1]。 2012 年的一项研究发现，睡眠时，大脑中的脑脊液会清除β- 淀粉样蛋白[2]等代谢废物。 早在 1991 年，β- 淀粉样蛋白就被证明对大脑神经元有毒害作用，与阿尔茨海默症等神经退行性疾病有关[3]。 2013 年的一项研究，则进一步证实了，睡眠与大脑代谢废物相关的清理机制[4]。 大脑的清洁系统，在睡眠时最为活跃。毕竟在清醒状态下，大脑会使用最大的能量去处理各类感知信息。当睡觉的时候，随着处理信息的神经中枢活跃降低，开始整理和巩固我们白天的记忆时，大脑中清除废物的系统才会变得活跃起来。 在清除这些废物的过程中，大脑细胞会缩水 60%，大大增加细胞间隙，以帮助脑脊髓液更自由地通过大脑组织间隙，以清除废物。 大脑细胞的缩水过程，主要是通过血液的流出来实现的。 2015 年以后的研究则发现，大脑中的代谢废物是通过淋巴管来实现转运的，而且淋巴管也是大脑和免疫系统之间的运输通道[5]，在此之前，人们并不认为大脑中存在淋巴管。 2019 年，波士顿大学的一项研究，展示了睡眠清除代谢废物的过程[6]。 睡眠状态下，血液（红色标记）流出，脑脊液（蓝色标记）流入。 该研究表明，睡眠状态下，脑脊液会受到睡眠时大脑慢波的影响，在周期性的震荡过程中，清除了大脑中β- 淀粉样蛋白等废物。 当处于清醒状态时，这种有规律的周期性变化会随之消失。 主要原因在于，清醒状态下，大脑需要足够的血液来给大脑供氧、功能，血液充盈着大脑，脑脊液只能活动在大脑的表面，很难有进入大脑内部的机会。 即便有少量进入，也仅仅只是睡眠状态下的 5%。 不仅仅是β- 淀粉样蛋白，你的大脑通过一整天的工作，产生的代谢废中，还存在大量的活性氧(reactive oxygen species , ROS)。 虽然我们依赖氧气分解糖来给我们提供能量，一些中间产物也具有相应的生理功能，例如一氧化氮在血管舒张和神经传导方面发挥着重要作用。但本质上来说，氧气这种强氧化物，以及它衍生的活性氧，同样会氧化破坏我的机体，对健康造危害。 虽然我们的身体，对活性氧、自由基，自有一套清除机制（例如超氧化物歧化酶），但大脑的清理主要在睡眠时进行。熬夜的人，活性氧得不到及时清理，大脑的健康自然会受到威胁。 当然，大家也没必要因为临时熬夜而感到恐慌。 人类经过长达 300 万年的进化，面对恶劣的环境时，总是有熬夜的需求，大脑早就对熬夜有了适应性的改变。 当你第一天进行熬夜后，第二天你睡觉时，大脑会产生更多的慢波，进行更深度的废物清理。 不过，大脑的这种弹性适应能力也是有上限的。 如果长期熬夜，超过大脑的适应阈值，那自然会对大脑造成伤害。老年人容易患阿尔茨海默症，正是和大脑的慢波减少具有相关性。 当你不得不熬夜的时候，记得一定要好好补上一觉（尽量还是少熬夜）。 虽然睡觉时，大脑对废物的清除是主要工作之一。但睡眠的作用，并不仅仅限于此。 很早以前人们就认识到，慢波睡眠有助于长期记忆的形成，利于巩固学习和经验[7]。但随着脑科学的快速发展，相关理论才进一步得到了证实。 例如，当我们在清醒状态，一相记忆任务成功执行后，大脑会产生θ振荡。如果我们在睡眠时，相关记忆进行重复激活，当我们识别相关线索时，θ波震荡便会明显加强。这说明，大脑在睡眠期间加强了记忆痕迹和词汇整合[8]。 在慢波睡眠状态下，海马体中新编码的信息会重复激活，使得陈述性记忆在皮层水平上与已有的知识网络进行协调，并逐渐整合[9]。 总的来说，睡眠时，大脑新皮层与海马体，通过记忆巩固(MemoryConsolidation)，完成记忆转移，形成长期记忆。而在记忆巩固的过程中，记忆会发生回放。通过对老鼠大脑进行研究，已经确定了相关神经机制的存在[10]。 除此之外，大脑会优先在睡眠时合成生长激素，几乎已经成了常识。其实，生长激素也主要在慢波睡眠中合成，对成年人的影响很大。 但值得说明的是，一项研究记录了 305 名儿童从 1~10 岁的生长、身高，以及体重情况，发现，儿童睡眠时间的变化似乎对儿童的生长没有影响[11]。这可能和人类的进化有关。 当然，儿童时期睡眠不足，会影响认知、神经元，以及情绪方面的发展，这是有依据的[12]。 总的来说，就目前的研究来说，睡眠有以下这些作用： 能量恢复，代谢调节，体温调节，增强免疫系统，清理废物，利于脑成熟，回路重组，突触优化，避险。 这些作用，主要表现在两大功能上。 1、巩固记忆，维持大脑的认知功能。 2，清理优化，保持大脑的健康高效。 对于长期且过度熬夜的人来说，你损失的主要便是这两大功能。 阅读原文
