睡眠對於人類至關重要，一個優質的睡眠可以讓大腦清醒。幾個世紀以來，科學家和哲學家一直在思考研究爲什麼睡眠有如此作用。以前的研究表明，睡眠不足與神經退行性疾病相關。

人體的淋巴系統發揮了許多作用，其中之一是清除細胞間隙，稱爲間隙空間的代謝廢物。2013年羅切斯特大學的 Maiken Nedergaard 博士及其同事意外地發現，睡眠在大腦中扮演着新的角色。睡眠可能是大腦清除代謝廢物的重要時間段。他將這一研究結果發表在 Science 雜誌上。

1. 稱爲 glymphatic 的大腦”淨化“系統

腦脊液（CSF)示意圖

“睡眠會改變大腦的細胞結構。它似乎是一種完全不同的狀態。”Maiken Nedergaard 博士發現一個稱爲 glymphatic 的大腦”淨化“系統。它在睡眠時”打開“，有助於腦脊液（CSF）的流動，這是一種圍繞大腦和脊髓的清澈液體。當其快速流過大腦時可加速清除大腦中產生的代謝廢物。

三維重建在睡眠小鼠中注射的 CSF 示蹤劑的分佈，以及在喚醒小鼠後的分佈。

研究人員首先將染料注入小鼠的腦脊液中，並在跟蹤染料流過動物的大腦的同時，監測大腦神經的電活動。當小鼠失去知覺時——無論是睡着還是麻醉——液體迅速流動。相反，當相同的小鼠醒來時，熒光劑幾乎不流動。

實時 TMA+ 離子電滲透法測量大腦皮層的細胞外空間體積。

流體在動物有意識和無意識狀態期間穿過大腦的方式的變化，可能反映了大腦細胞外空間的差異。爲了驗證這個想法，該團隊使用了一種測量腦細胞外空間體積的方法。

他們發現當小鼠睡着或麻醉時，這種“細胞外”體積在大腦皮層中增加了60％。當小鼠進入睡眠狀態時，它們的膠質細胞實際上會縮小，使細胞間的液體更容易循環。當動物醒來時，細胞再次擴大，細胞間的液體減慢到涓涓細流。“這幾乎就像打開和關閉水龍頭一樣，” Nedergaard說。“這很神奇。”

睡眠可以提高 Aβ 的清除率

在這項研究中，科學家通過給小鼠注射已標記的 β-澱粉樣蛋白（一種與阿爾茨海默病相關的蛋白質），以研究 glymphatic 系統與神經退行性疾病的關係。當小鼠睡着時，β-澱粉樣蛋白在小鼠腦中消失得更快。

帕金森氏病一個主要特徵是α-突觸核蛋白積聚，大腦多巴胺通路受損，而這些通路對於覺醒週期和晝夜節律至關重要，因此帕金森氏病患者常常出現睡眠障礙。2019年，發表在 Neuroscience & Biobehavioral Reviews 的一篇綜述提出，睡眠常常中斷的模式可能會阻礙glymphatic 系統清除蛋白碎片，包括α-突觸核蛋白，使其在大腦中積聚。

此外，糖尿病也會對 glymphatic 系統產生影響。糖尿病可以影響一系列的認知功能。一項研究使用MRI掃描觀察小鼠的海馬中 CSF 的運動，海馬是大腦中參與形成新記憶的一部分，發現在患有2型糖尿病的小鼠中，CSF的清除效率“減慢了三倍”。

“這些結果可能對多種神經系統疾病的治療有廣泛的影響，”NINDS 項目主任 Jim Koenig 博士說，“這意味着調節 glymphatic 系統的細胞可能是治療一系列疾病的新靶點。”研究結果也可能凸顯睡眠的重要性。

Jeffrey Iliff 博士作關於睡眠與大腦的 TED 演講：《One more reason to get a good night's sleep》

2. 最容易被忽視的因素——睡姿

大腦的淋巴系統可清除有害廢物，特別是在睡眠期間。 這種橫向（側臥）姿勢可被證明是有助於腦內廢物清除的最佳位置。

除了充足的睡眠對大腦有影響外，在2015年石溪大學的一項研究報告表示，睡姿對於大腦清楚廢物的效率也有影響。與仰臥或側臥位相比，側臥位可以更有效地清除大腦廢物，並被證明是有助於降低阿爾茨海默氏病、帕金森氏病和其他神經系統疾病發生幾率的重要做法。

石溪大學的研究人員 Hedok Lee 博士、Helene Benveniste 博士和同事們通過使用動態對比磁共振成像（MRI）對大腦的 glymphatic 系統進行成像，發現側臥位是最有效地清除大腦中廢物的姿勢。

在人類和許多動物中，側臥位是最常見的一種睡眠姿勢。大腦化學類廢物的積累可能導致阿爾茨海默氏病和其他神經疾病的發生發展。 他們的研究發現發表在《神經科學雜誌》上。

Benveniste 博士是石溪大學醫學院麻醉學和放射學系的首席研究員和教授，多年來一直使用動態對比 MRI 檢查齧齒動物模型中的 glymphatic 系統。

該方法使研究人員能夠識別和定義glymphatic 通路，其中腦脊液(CSF)通過大腦過濾並與間質液(ISF)交換以清除廢物，類似於身體淋巴系統清除器官廢物的方式。

正是在睡眠期間，glymphatic 系統是（清除腦內廢物）最有效的途徑。大腦廢物包括澱粉樣 β 蛋白和 tau 蛋白，這兩種化學物質一旦積累就會對大腦產生負面影響。

"分析表明，與仰臥位或俯臥位相比，側位的 glymphatic 系統轉運效率最高，"Benveniste 博士說。

在"The Effect of Body Posture on Brain Glymphatic Transport,"一文中，Benveniste 博士和他的同事使用動態對比 MRI 方法和動力學建模來量化麻醉齧齒動物大腦中三個位置——側臥位（側位）、俯臥位（下位）和仰臥位（上位）的 CSF-ISF 交換率。

"分析表明，與仰臥位或俯臥位相比，側位的 glymphatic 系統轉運效率最高，"Benveniste 博士說。"基於這一發現，我們建議在未來對依靠診斷成像來監測 CSF-ISF 在人體內的轉運的過程，從而評估可能導致腦部疾病的受損腦蛋白的清除時，其標準化過程中應考慮身體姿勢和睡眠質量。"

Benveniste 博士和第一作者石溪大學麻醉科和放射科助理教授 Hedok Lee 博士爲實驗制定了安全體位。羅徹斯特大學的同事，包括 Lulu Xie、Rashid Deane和 Maiken Nedergaard 博士，使用熒光顯微鏡和放射性示蹤劑來驗證MRI數據，並評估身體姿勢對澱粉樣蛋白從大腦清除的影響。

石溪大學研究人員的一項研究表明，側臥位與仰臥或俯臥等其他體位相比，可以更有效地消除大腦的廢物，而大腦的廢物是神經疾病發生髮展的一個原因。

Nedergaard 博士說："有趣的是，側位睡眠姿勢在人類和大多數動物中已經是最常見的，甚至在野外也是如此。我們似乎已經調整了側向睡眠姿勢，以便最有效地清除大腦中在清醒時積累的代謝廢物。" "因此，這項研究進一步支持了睡眠具有獨特生物功能的這一概念，即"清理"我們醒着時積累起來的代謝廢物。”

許多類型的癡呆與睡眠障礙有關，越來越多的人認識到這些睡眠障礙可能加速阿爾茨海默病（患者）記憶喪失。她解釋說："我們的發現讓我們對這個話題有了新的認識，表明睡眠的姿勢也很重要。"

Benveniste 博士警告說，雖然研究小組推測，與其他姿勢相比，當側臥位睡眠時人類的 glymphatic 系統通路將最有效地清除大腦廢物，（但要驗證這一想法）在人類身上進行 MRI 或其他成像方法的測試是必要的第一步。如果你是採用俯臥或仰臥睡姿，可能需要考慮重新調整睡眠姿勢。

根據美國國家睡眠基金會的數據，十分之四的人不僅在一側睡覺，而且採用胎位睡姿，即軀幹和膝蓋彎曲。基金會警告人們睡眠時不要採用太緊的胎位睡姿，因爲這樣做會限制呼吸。

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