科技小蘑菇 11小时前
MIT新发现:睡觉时播放“粉红噪声”,能增强大脑清除废物的效率
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每天晚上,大脑都在悄悄进行一场 " 大扫除 ":白天代谢产生的乳酸和废弃蛋白质越积越多,靠脑脊液的冲刷才能被排出体外。

如果能在睡觉时轻轻推一把这个过程,会发生什么?美国麻省理工学院的研究人员给出了答案:睡眠中播放一段短促轻柔的 " 粉红噪声 ",就能显著增强脑脊液的冲刷力度。

这项研究已发表在期刊《科学转化医学》上,由 MIT 团队主导完成。

论文第一作者是刚从波士顿大学获得博士学位的 Joshua Levitt,通讯作者是 MIT 电气工程与计算机科学系副教授 Laura Lewis,二人所在实验室位于马萨诸塞州剑桥市。

推秋千的智慧:找准那个恰好的时机

脑脊液是包裹并缓冲大脑和脊髓的清澈液体,除了保护大脑,它还负责运送葡萄糖等营养物质,并带走脑细胞代谢产生的废物。

2019 年,Lewis 团队就曾用功能性磁共振成像发现,这种液体的流动波与脑电图中的 " 慢波 " 紧密耦合,而慢波正是深度睡眠的标志,也是这次新研究的切入点。

这次的新研究,团队想验证一个更进一步的猜想:既然此前已有研究证明,在慢波峰值时施加听觉刺激能加深慢波,那么人为增强慢波,是不是也能顺带增强脑脊液的流动?

Lewis 打了个比方:" 就像推秋千上的孩子,如果在他们运动到合适时机时推一把,秋千就能荡得更高。" 难点恰恰在于,如何找到那个 " 合适的时机 "。

研究人员选用的听觉刺激,是一段仅持续 50 毫秒的粉红噪声脉冲,音质类似绵绵细雨或远处瀑布的声响,听起来均衡又柔和。

技术难题:磁场里捕捉脑电波的瞬间

要在慢波峰值精准施加声音刺激,研究人员必须实时监测参与者的脑电图活动,但这个环节偏偏撞上了一个物理难题——功能性磁共振成像所用的强磁场,会严重干扰脑电图信号的采集。

为了解决这一冲突,团队开发出一套能在不到 100 毫秒内快速处理脑电信号、剔除磁共振噪声的方法。

他们还设计了一种预测算法,用来弥补脑电测量中的微小延迟,从而准确预判慢波峰值出现的时刻,把声音精准地送到该出现的那一刻。

在对 14 名健康志愿者的测试中,研究人员发现,这种音量不足以吵醒睡眠者的听觉刺激,确实同时增大了慢电波和脑脊液波的振幅。

功能性磁共振成像结果还揭示了背后的机制:慢波会驱动血管交替收缩和舒张,像一台微型水泵,把脑脊液源源不断地推出大脑,效率因此得到提升。

下一站:从健康志愿者到阿尔茨海默病患者

这种慢波驱动的血管泵送机制,只在非快速眼动睡眠期出现,并且在更深的睡眠阶段表现得愈发明显,这也解释了为什么深度睡眠对大脑健康格外重要。

研究人员接下来想知道,增强的脑脊液流动,是否真能带来更具恢复性的睡眠,尤其对失眠患者而言,这也是团队下一阶段的研究方向。

论文第一作者 Levitt 特别提到,脑部废物清除对阿尔茨海默病等痴呆症至关重要,这类疾病部分正是由淀粉样蛋白和 tau 蛋白等分子在大脑中堆积引起的。

如果能改善废物清除效率,或许有助于预防这些致病斑块的形成,这正是团队计划进一步验证的临床方向。

值得一提的是,Levitt 已经创办了一家公司,希望做出一款类似头带的家用设备,能在合适的时机播放听觉刺激。

这样一来,普通人在家中也能享受这种 " 加强版 " 的睡眠冲刷效果,把实验室里的发现真正带进日常生活,而不必依赖复杂的医院设备。

从一段轻柔的白噪声,到一款未来可能走进千家万户的助眠设备,这项研究为大脑的自我清洁能力,打开了一扇此前从未被叩开的窗口。

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