“奇闻” 大脑也有下水道

奇闻 大脑也有下水道 都世民 2016 5 1 01 51 在 在 超级大本营超级大本营 网论坛上有一文 网论坛上有一文 神奇 睡着后我们的器神奇 睡着后我们的器 官竟然在做这些事官竟然在做这些事 南方医科大学基础医学院神经生物学博士南方医科大学基础医学院神经生物学博士 林嵩认为 林嵩认为 睡眠期间 大脑会整理白天的信息 并将信息产生的代谢废物清理掉 睡眠期间 大脑会整理白天的信息 并将信息产生的代谢废物清理掉 美国加州大学伯克利分校的研究人员发现 睡眠差 尤其是非快速动眼期睡眠美国加州大学伯克利分校的研究人员发现 睡眠差 尤其是非快速动眼期睡眠 的中断 及大脑的长时期记忆力减退 都会增加罹患老年痴呆症的风险 的中断 及大脑的长时期记忆力减退 都会增加罹患老年痴呆症的风险 这一段叙述了两个问题 这一段叙述了两个问题 一是大脑作为一个器官 它有新陈代谢功能 会清理废物 是在睡眠时进行的 一是大脑作为一个器官 它有新陈代谢功能 会清理废物 是在睡眠时进行的 二是睡眠不好 会导致脑代谢不正常 这会导致脑疾病 二是睡眠不好 会导致脑代谢不正常 这会导致脑疾病 应当指出的是 这里是从信息角度引出的废物 但没有阐明大脑代谢的运行机应当指出的是 这里是从信息角度引出的废物 但没有阐明大脑代谢的运行机 制及其它相关问题 例如 没有说明废物是何物 没有说明废物怎么由信息产制及其它相关问题 例如 没有说明废物是何物 没有说明废物怎么由信息产 生 没有说明疾物怎样排出大脑 生 没有说明疾物怎样排出大脑 大脑也有下水道 环球科学环球科学 杂志杂志 2016 年第年第 4 期 有一文 期 有一文 大脑中的排污系统大脑中的排污系统 作者麦肯 作者麦肯 内德高 内德高 Maiken Nedergaard 和史蒂文 和史蒂文 A 戈德曼 戈德曼 Steven A Goldman 译者马 译者马 骁骁 骁骁 众所周知 人体有新陈代谢 要排除体内废物 例如 尿 屎 汗液 痰 眼众所周知 人体有新陈代谢 要排除体内废物 例如 尿 屎 汗液 痰 眼 屎 耳屎等 从来没听说大脑这一器官也会排污 它也有下水道 这一事实让屎 耳屎等 从来没听说大脑这一器官也会排污 它也有下水道 这一事实让 人惊奇 于今科学家已经探明这是真的 人惊奇 于今科学家已经探明这是真的 大脑的排污系统怎样构成 大脑的排污系统怎样构成 多少年来 科学家一直搞不清楚大脑的细胞会新陈代谢 这神奇的细胞有新生 多少年来 科学家一直搞不清楚大脑的细胞会新陈代谢 这神奇的细胞有新生 也有凋亡 这凋亡的细胞怎样被排出脑外 一直是个谜团 也有凋亡 这凋亡的细胞怎样被排出脑外 一直是个谜团 五年前 美国罗切斯特大学医学中心和丹麦哥本哈根大学研究人员对大脑中神五年前 美国罗切斯特大学医学中心和丹麦哥本哈根大学研究人员对大脑中神 经胶质细胞 特别是对星形胶质细胞非常关注 试图弄清楚大脑清除蛋白和其经胶质细胞 特别是对星形胶质细胞非常关注 试图弄清楚大脑清除蛋白和其 他废物的运行机制 他废物的运行机制 应当指出 大脑的重量只有应当指出 大脑的重量只有 3 磅左右 即磅左右 即 1 36 千克 相当于成人平均体重的千克 相当于成人平均体重的 2 让人惊奇的是 大脑这一器官消耗的能量却占人体总消耗能量的 让人惊奇的是 大脑这一器官消耗的能量却占人体总消耗能量的 20 至 至 25 在这能量消耗过程中 大脑会产生有毒的垃圾蛋白和其他生物废物 成 在这能量消耗过程中 大脑会产生有毒的垃圾蛋白和其他生物废物 成 人每天清除这些废物约人每天清除这些废物约 7 克 那么一年内就会产生克 那么一年内就会产生 3 磅垃圾 似乎一年内大脑磅垃圾 似乎一年内大脑 要全部更新一次 要全部更新一次 专家们发现以下事实 专家们发现以下事实 1 人体的大部分区域 脑组织所产生的蛋白废物 会由淋巴系统组成的复杂液人体的大部分区域 脑组织所产生的蛋白废物 会由淋巴系统组成的复杂液 体运输网进行清理 体运输网进行清理 2 载有废物的液体通过这类网络 在细胞之间流动 收集这类废物的液体先在载有废物的液体通过这类网络 在细胞之间流动 收集这类废物的液体先在 细小管道中运行 然后再汇集到粗大管道中 最终进入血管 细小管道中运行 然后再汇集到粗大管道中 最终进入血管 3 胶质淋巴系统遍布在整个大脑中 脑中的液体会通过这个网络系统将脑中无胶质淋巴系统遍布在整个大脑中 脑中的液体会通过这个网络系统将脑中无 用蛋白及其他废物带走 如果这些废物不能及时清理 就会逐渐累积并产生毒用蛋白及其他废物带走 如果这些废物不能及时清理 就会逐渐累积并产生毒 性 从而导致疾病 性 从而导致疾病 4 胶质淋巴系统完成这类清理工作 不是在人们工作 学习 活动时 而是在胶质淋巴系统完成这类清理工作 不是在人们工作 学习 活动时 而是在 夜间睡眠时完成 夜间睡眠时完成 5 脑脊液是随血液的脉动 从珠网膜下腔区脑脊液是随血液的脉动 从珠网膜下腔区 颅骨和大脑之间颅骨和大脑之间 进入动脉周围空间 进入动脉周围空间 另外 他们发现血管周围间隙边界相邻的血管内皮细胞上却没有水通道 这使另外 他们发现血管周围间隙边界相邻的血管内皮细胞上却没有水通道 这使 他们想到血管内的液体没有进入大脑 其通道只能是通过血管周围间隙进入到他们想到血管内的液体没有进入大脑 其通道只能是通过血管周围间隙进入到 星形胶质细胞 然后才能接触大脑组织 这是问题的关键所在 这就是液体通星形胶质细胞 然后才能接触大脑组织 这是问题的关键所在 这就是液体通 过胶质淋巴系统流入的过程 过胶质淋巴系统流入的过程 大脑的排污系统怎样发现的 大脑的排污系统怎样发现的 很早以前 科学家就已经知道血管周围有间隙 但是没有注意到这间隙的用处 很早以前 科学家就已经知道血管周围有间隙 但是没有注意到这间隙的用处 30 年前 美国马里兰大学的帕特里厦年前 美国马里兰大学的帕特里厦 格里迪 格里迪 Patricia Grady 最先描述血管周最先描述血管周 围间隙内有液体流动 一直未引起关注 直到近几年 科学家才意识到这一问围间隙内有液体流动 一直未引起关注 直到近几年 科学家才意识到这一问 题的重要性 题的重要性 格里迪曾经在动物狗或猫的脑脊液中注入大蛋白 结果发现注入的这些蛋白出格里迪曾经在动物狗或猫的脑脊液中注入大蛋白 结果发现注入的这些蛋白出 现在血管周围间隙处 他的这一实验当时无法重现 也就没有认识到这一项工现在血管周围间隙处 他的这一实验当时无法重现 也就没有认识到这一项工 作的意义 作的意义 近几年 他们从事大脑排污系统的专题研究 就将注意力集中到这一液体流动近几年 他们从事大脑排污系统的专题研究 就将注意力集中到这一液体流动 通道 他们发现这一液体通道是由蛋白通道 他们发现这一液体通道是由蛋白 4 构成 它嵌在星形胶质细胞的终足上 构成 它嵌在星形胶质细胞的终足上 这类水通道数量颇多 其位置朝向血管壁 这类水通道数量颇多 其位置朝向血管壁 另外 他们发现血管周围间隙边界相邻的血管内皮细胞上却没有水通道 这使另外 他们发现血管周围间隙边界相邻的血管内皮细胞上却没有水通道 这使 他们想到血管内的液体没有进入大脑 其通道只能是通过血管周围间隙进入到他们想到血管内的液体没有进入大脑 其通道只能是通过血管周围间隙进入到 星形胶质细胞 然后才能接触大脑组织 这是问题的关键所在 星形胶质细胞 然后才能接触大脑组织 这是问题的关键所在 可是大脑的排污到人体下身肾脏必须通过脑脊液 于是推测这些星形胶质细胞可是大脑的排污到人体下身肾脏必须通过脑脊液 于是推测这些星形胶质细胞 是否具有淋巴系统功能 就考虑动脉的搏动可以驱动脑脊液在动脉周围间隙中是否具有淋巴系统功能 就考虑动脉的搏动可以驱动脑脊液在动脉周围间隙中 流动 再通过星形胶质细胞终足进入其内 其后进入大脑组织 然后这脑脊液流动 再通过星形胶质细胞终足进入其内 其后进入大脑组织 然后这脑脊液 离开星形胶质细胞 沿着静脉周围间隙流动 将废物带出大脑 一个完整的排离开星形胶质细胞 沿着静脉周围间隙流动 将废物带出大脑 一个完整的排 污通道清晰可见 污通道清晰可见 为了验证这一发现 该研究团队对脑脊液进行为了验证这一发现 该研究团队对脑脊液进行化学染色化学染色 再通过显微技术实际 再通过显微技术实际 观测活体大脑组织深处变化 成功地直接观测到脑脊液在动脉搏动的驱动下进观测活体大脑组织深处变化 成功地直接观测到脑脊液在动脉搏动的驱动下进 入动脉周围间隙的过程 从星形胶质细胞进入 再进入大脑组织 然后离开星入动脉周围间隙的过程 从星形胶质细胞进入 再进入大脑组织 然后离开星 形胶质细胞 将废物带出大脑全过程 脑脊液先通过大脑中小静脉周围间隙离形胶质细胞 将废物带出大脑全过程 脑脊液先通过大脑中小静脉周围间隙离 开大脑 尔后这些小静脉逐渐汇集为大静脉 通向颈部 带出的废物进入正常开大脑 尔后这些小静脉逐渐汇集为大静脉 通向颈部 带出的废物进入正常 的淋巴系统 最终进入正常的血液循环系统 其废物由肾脏过滤 肝脏处理掉 的淋巴系统 最终进入正常的血液循环系统 其废物由肾脏过滤 肝脏处理掉 不难看出 大脑真的有下水道 从而找到下水道方可明白大脑的排污运行机制 不难看出 大脑真的有下水道 从而找到下水道方可明白大脑的排污运行机制 结论与讨论结论与讨论 1 大脑有一个完整的排污系统 研究者命名为大脑有一个完整的排污系统 研究者命名为 胶质淋巴系统胶质淋巴系统 这个系统有以 这个系统有以 下关键词 星形胶质细胞 血管周围间隙有水通道 蛋白下关键词 星形胶质细胞 血管周围间隙有水通道 蛋白 4 2 大脑的排污系统将血液循环系统关联在一起 也将新陈代谢与大脑关联 而大脑的排污系统将血液循环系统关联在一起 也将新陈代谢与大脑关联 而 不是人们通常所认识的进食与肠胃器官及消化系统产生的废物形成的排污概念不是人们通常所认识的进食与肠胃器官及消化系统产生的废物形成的排污概念 不同 不同 3 大脑有新陈代谢功能 神奇的细胞可以一分为二新生 也会凋亡 变成废物大脑有新陈代谢功能 神奇的细胞可以一分为二新生 也会凋亡 变成废物 这就与 这就与亞利桑那大學 亞利桑那大學 UniversityUniversity ofof ArizonaArizona 的研究人員 的研究人員 WolfgangWolfgang F F inkink 指出 指出 從生物學領域入手 如果能夠從生物學領域入手 如果能夠阻止細胞死亡或者延長細胞生命 阻止細胞死亡或者延長細胞生命 或許可以實現長生不老 或許可以實現長生不老 希伯萊大學 希伯萊大學 HebrewHebrew UniversityUniversity 教授 教授 YuvalYuval NoaNoa h h HarariHarari 預測 在預測 在今後兩百年間富人將會變成如同神一般的今後兩百年間富人將會變成如同神一般的 生化人生化人 通 通 過生物技術和基因工程 富人將變成一種新的神明 擁有對生和死完全掌控過生物技術和基因工程 富人將變成一種新的神明 擁有對生和死完全掌控 的不朽之軀 是背道而驰的 的不朽之軀 是背道而驰的 笔者在思考 为什么有的生物学家喜欢将微观层面发现的一些结果 以假设 笔者在思考 为什么有的生物学家喜欢将微观层面发现的一些结果 以假设 推测 预言等形式 发出惊世之言 是科学研究本身规律还是想通过这种方式推测 预言等形式 发出惊世之言 是科学研究本身规律还是想通过这种方式 获得经费 社会关注 获奖等目的呢 获得经费 社会关注 获奖等目的呢 4 大脑的排污系统的动力是以动脉驱动 也就是心脏驱动 实际上神奇的细胞大脑的排污系统的动力是以动脉驱动 也就是心脏驱动 实际上神奇的细胞 也在运动 神经元也在放电 这一切都需要能量 这能量有无中心 还是多种也在运动 神经元也在放电 这一切都需要能量 这