TED演講： 為甚麼一定要睡個好覺？有一個重要的原因

睡眠是我們一生中約花費三分之一時間的事。 但我們中有誰真正明白這一切究竟是怎麼回事呢？ 兩千年前，蓋倫，一位 古代世界最著名的醫學研究者之一， 建議指出，當我們醒著時，大腦的動力來源，也就是它的能量， 將流到身體的其他各個部位。 讓它們活躍起來，卻相信大腦已完全枯竭。 而且他認為，當我們睡覺時， 所有填滿身體其餘部分的濕氣 會迅速回流，為大腦補水，讓思緒煥然一新。 現在聽起來對我們來說簡直荒謬至極。 但蓋倫只是試圖解釋有關睡眠的某個問題。 我們每天都要面對的事情。 要知道，我們都基於自身的經驗明白 當你睡覺時，它會讓你的思緒變得清晰。 當你睡不著時，會讓你的思緒變得混亂不清。 但儘管我們對此了解得更多 現在睡覺，而不是在蓋倫時代那樣。 我們仍然不明白為什麼睡眠會是這樣， 在我們所有的活動中， 具有這種驚人的恢復心智功能。 今天，我想跟大家介紹一些最近的研究成果 這或許能為這個問題帶來新的視角。 我們發現，睡眠可能實際上是一種優雅的設計解決方案。 對大腦某些最基本的需求而言， 大腦應對高需求的一種獨特方式 以及將其區別開來的微小差距 來自身體的其他器官。 因此，我們所觀察到的幾乎所有生物學現象 可以被視為一系列問題 以及相應的解決方案。 而且每個器官必須解決的第一個問題是 為身體所有細胞提供持續的營養供應。 在大腦中，這尤其至關重要。 它強烈的電活動 消耗了身體全部能量供應的四分之一， 儘管大腦僅佔身體質量的約2%。 因此，循環系統解決了營養物質運送的問題。 透過傳送血液血管以供應營養物質和氧氣 到我們身體的每一個角落。 你實際上可以在這段影片中看到。 這裡我們正在為一隻活體小鼠的大腦成像血管。 血管形成了一個複雜的網絡 填滿整個腦部體積。 它們從大腦的表面開始， 然後他們直接潛入組織內部。 當它們擴散開來時，會提供營養和氧氣 大腦中的每一個細胞。 如今，正如同每個細胞都需要營養來提供能量一樣， 每個細胞也會產生廢物作為副產品。 而清除這些廢物是第二個基本問題 每個器官都必須解決的問題。 此圖顯示了人體的淋巴系統， 這已演變以滿足此需求。 這是一個第二個平行的血管網絡 延伸至全身。 它會吸收細胞之間空間中的蛋白質和其他廢物。 它將它們收集起來，然後傾倒入血液中。 以便處理掉。 但如果仔細觀察這張圖表， 你會看到一些看似毫無道理的東西。 所以如果我們放大看這個人的頭部， 那裡你會看到的其中一件事 因為大腦中沒有淋巴管。 但這並不太合理，對吧？ 我的意思是，大腦是一個極其活躍的器官。 產生相應大量廢棄物 這必須被有效清除。 然而，它缺乏淋巴管。 這意味著身體其他部分所採取的方法 清除其廢物在大腦中並無作用。 那麼，大腦是如何解決其廢物清除問題的呢？ 好吧，那個看似平凡的問題 這正是我們團隊首次踏入故事之處。 而我們發現…… 當我們深入腦部之內時， 在神經元與血管之間的深處， 那是大腦解決廢物清除問題的方案嗎， 這實在是出乎意料。 這很巧妙，但也非常美麗。 讓我告訴你我們發現了什麼。 因此，大腦擁有一大池清澈乾淨的液體 稱為腦脊液。 我們稱之為CSF。 腦脊液填滿包圍大腦的空間， 而來自大腦內部的廢物則會經由腦脊液排出。 這會隨著廢物一起排入血液中。 所以從這個角度來看，它聽起來很像淋巴系統，對不對？ 但有趣的是，這種流體 以及大腦內部的廢棄物， 它們不會隨意地滲出到這些腦脊液池中。 相反，有一個專門的管道網絡 這組織並促進此過程。 你可以從這些影片中看到。 在這裡，我們再次對活體小鼠的大腦進行成像。 你左邊的畫面顯示大腦表面正在發生的情況， 你右邊的畫面框顯示了正在發生的情況 腦部表面之下，位於組織內部。 我們已用紅色標示血管。 而包圍大腦的腦脊液將以綠色顯示。 現在，讓我們感到驚訝的是 那是腦外的液體嗎， 它沒有停留在外面。 相反，腦脊液被泵回並通過大腦 沿著血管的外側。 並且隨著它緩緩流入大腦之中 這些容器的外側 實際上，它正在幫助清除…… 清除腦細胞之間的廢物。 如果你仔細想想， 像這樣利用這些血管的外側 這是一個非常巧妙的設計解決方案。 由於大腦被堅硬的頭骨所包圍 而且裡面塞滿了細胞。 因此，裡面沒有額外的空間容納整整一組第二個。 像淋巴系統之類的管道。 然而，血管卻從表面延伸出去 從大腦向下延伸，以觸及大腦中的每一個細胞。 這意味著沿外側流動的液體 這些血管可輕易接觸到大腦的整個體積。 所以這其實是一種非常巧妙的方式 將一組船隻重新利用 血管 接管並取代第二組血管的功能 淋巴管，讓你不再需要它們。 更令人驚訝的是，沒有其他器官會採取這種方式。 清除細胞之間的廢棄物。 這是一個僅屬於大腦的獨特解決方案。 但我們最令人驚訝的發現是，所有這些， 我剛才告訴你的所有事情， 隨著這股液體在腦中急速流動， 這只會發生在睡眠中的大腦裡。 這裡，左側的影片顯示了腦脊液的多少情況 正在穿過一隻清醒小鼠大腦的過程中。 幾乎什麼都沒有。 然而在同一隻動物身上， 如果我們再等一會兒，等它睡著了之後， 我們看到的是腦脊液正急速流過大腦。 而且我們發現，當大腦進入睡眠時，同一時間， 大腦細胞本身似乎會縮小， 在它們之間打開空間， 讓液體快速流過，並讓廢物得以清除。 看來蓋倫確實可能 差不多走對了方向 當他寫到睡意襲來時，液體在腦中湧動的情景。 我們自己的研究，如今已過了兩千年。 暗示著當大腦清醒時所發生的情況 且最為繁忙的時候。 它拖延著清理垃圾的時間 從細胞之間的空隙中，直到稍後。 然後當它進入睡眠狀態，不需要那麼忙碌時， 它會切換到一種清潔模式 清除其大腦之間空間的廢棄物， 一整天累積下來的垃圾。 所以實際上有點像你或我這樣， 我們把家庭雜務推到工作日之後。 當我們沒有時間去處理的時候 然後我們來補做所有必須完成的清潔工作 當周末來臨時。 現在，我剛才談了很多關於清理廢棄物的事。 但我並沒有明確說明廢棄物的種類 大腦在睡眠期間需要進行清理 為了保持健康。 這些近期的廢棄物產物 研究最關注的是β-淀粉樣蛋白， 這是一種會在大腦中持續製造的蛋白質。 我的大腦現在正在產生澱粉樣蛋白β，你們的大腦也一樣。 但在阿茲海默症患者中， β-澱粉樣蛋白累積 並聚集在腦細胞之間的空間中 而不是像應該的那樣被清除掉。 正是這種β-澱粉樣蛋白的累積 據認為這是其中一個關鍵步驟 在那種可怕疾病的发展过程中。 因此，我們測量了澱粉樣蛋白β的生成速度 當大腦清醒時，它會被清除 versus 當它睡著時。 我們發現，確實會清除淀粉樣蛋白β 從睡眠中的大腦來看，這過程要快得多。 所以如果睡覺的話…… 是大腦解決廢物清除問題的方案之一嗎？ 那麼這可能會徹底改變我們對這種關係的認知 睡眠、β-類澱粉蛋白與阿茲海默症之間的關係。 一系列近期的臨床研究 建議在患者中 尚未患上阿爾茨海默病的人 睡眠品質和睡眠時間的惡化 與較大量的相關 β類澱粉蛋白在大腦中累積。 雖然指出這些研究並不能證明 睡眠不足或睡眠品質差會引發阿茲海默症。 他們確實暗示，大腦無法保持清潔，這可能是導致失敗的原因。 透過清除類澱粉蛋白β等廢棄物 可能促發阿茲海默症等疾病的發展。 那麼，這項新研究告訴我們什麼呢 那是你們所有人早已知道的關於睡眠的唯一一件事嗎， 連蓋倫都明白關於睡眠的這一點， 它能讓思緒煥然一新，清除雜念。 它實際上可能是睡眠的本質所在的一部分。 你看，你和我，每晚都入睡， 但我們的大腦從來不會休息。 當我們的身體靜止不動時 我們的心靈已飄向某處，在夢中漫步。 大腦精巧的機制正悄然地辛勤運作著， 清潔和保養這台難以想像的複雜機器。 就像我們的家務一樣，這是一份骯髒且無人感激的工作。 但它也很重要。 如果你一個月不打掃廚房， 你的家會在很短時間內變得完全無法居住。 但在大腦中，落後所帶來的後果 可能遠遠超過油膩櫃台帶來的尷尬。 因為當談到清潔大腦時， 這正是心智的健康與功能所在 以及其中所涉及的身體。 這正是為什麼理解 大腦今日這些非常基本的保養功能 可能對於預防至關重要 並治療明天的 mental 疾病。 謝謝。