MIT研究发现老年人睡眠时大脑清除废物的脑脊液波受损

媒体查询 媒体联系人： Sarah McDonnell 邮箱： s_mcd@mit.edu 电话： 617-253-8923 传真： 617-258-8762 MIT新闻办公室 关闭 图片说明： MIT研究人员发现，睡眠期间负责清除大脑废物的过程在老年人中普遍受损。 图片来源： Credit: Getty Images 上一张图片 下一张图片 随着年龄增长，人们的睡眠时间可能变短，夜间醒来的次数也会增多。除了这些睡眠紊乱之外，MIT研究人员如今还发现，睡眠期间负责冲刷大脑废物的过程在老年人中普遍受损。

研究人员发现，帮助清除大脑碎片的脑脊液（CSF）波在老年人中显著减弱。他们发现，这种损伤与深度睡眠期间通常出现的慢脑波减弱有关，而不仅仅是睡眠减少的结果。

研究人员现在希望探究脑脊液流动受阻是否会增加神经退行性疾病的风险，以及他们观察到的某些睡眠模式是否有可能用来预测个体的患病风险。

“我们知道每个人的衰老方式差异很大。有些人衰老得非常成功，认知结果很好，而另一些人则会出现认知衰退。如果我们能弄清楚谁拥有良好的衰老轨迹，以及哪些因素与这种轨迹相关，我们或许就能利用这些信息来预测未来的结果，”Laura Lewis说。她是Athinoula A. Martinos电气工程与计算机科学副教授，MIT医学工程与科学研究所和研究实验室电子学分部的成员，也是Picower学习与记忆研究所的准成员。

她的实验室还计划研究是否存在任何干预措施可以改善老年人的脑脊液流动。

Lewis是这项研究的资深作者，该研究今天发表在Nature Aging上。MIT信息与决策系统实验室博士后Sydney Bailes，以及曾在MIT担任访问学生、于2026年获得波士顿大学博士学位的Stephanie Williams，是这篇论文的第一作者。

在睡眠的最深阶段，也就是非快速眼动睡眠期间，高振幅、低频率的脑波有助于身体恢复、记忆巩固和许多其他功能。在2019年的一项研究中，Lewis发现这些慢波对于产生帮助冲刷大脑废物的脑脊液波也至关重要。

这一发现让她想知道，老年人慢波减弱是否也会减少脑脊液流动。此前关于衰老的研究给出了相互矛盾的证据；一些研究发现老年人的脑脊液流动会下降，而另一些则发现会上升，但这些研究并未在睡眠期间监测流动情况。

在这项最新研究中，研究人员招募了两个年龄组的志愿者：18至39岁和60至84岁。测试持续约两个小时，并在深夜开始，以便参与者感到困倦。

研究人员使用传统fMRI测量参与者大脑中的血流，同时使用Lewis开发的一种改良MRI技术来测量脑脊液流动。当受试者在扫描仪中时，研究人员还使用EEG测量了他们的脑波。

许多参与者在扫描仪中睡着了，使研究人员能够比较他们清醒时和睡眠时的大脑活动。

正如他们在早期工作中看到的那样，研究人员发现，当年轻人进入非快速眼动睡眠时，他们的EEG慢波变得更强，脑脊液波也变得更大。然而，在老年组中，平均脑脊液波明显小于年轻组中所见。

在受试者完全清醒时进行的额外实验中，研究人员试图弄清楚是什么导致了与年龄相关的脑脊液流动下降。

首先，他们探索了一种称为神经血管耦合的现象发生变化可能起作用的可能性。当局部大脑活动增加对氧气的需求时，附近的血管会扩张并输送更多氧气和营养。这种血流增加可以通过fMRI测量。

研究人员通过让受试者观看闪烁的棋盘图像时测量血流，来测试每位受试者的神经血管耦合——这项任务通常会驱动神经活动增加，同时血容量也会增加。

在许多老年受试者中，虽然他们的神经活动确实增加了，但血流并没有增加多少，这表明血管对氧气需求增加作出反应的能力已经减弱。

在另一项任务中，研究人员测试了老年受试者的大脑血管系统是否可能受损。他们要求受试者屏住呼吸，然后测量大脑内部发生的变化。正常情况下，这会导致血液中二氧化碳水平升高，从而引发脑血流增加。然而，在老年参与者中，平均血流增加量小于年轻受试者中所见的增加量。

根据研究人员开发的统计模型，这两个因素——神经血管耦合减弱和血流减少——解释了脑脊液流动下降的大部分原因，但并不能解释全部。他们说，这表明可能还有其他与年龄相关的因素导致了脑脊液流动减少。

“衰老是如此复杂，如此多不同的东西都在发生变化，因此真的很难把各个因素分开，”Bailes说。“我们试图解释一些机制，但肯定还有很多其他与血管健康和生活方式相关的因素。如果你能够测量所有这些因素，也许就能把它拆解成不同的解释，来说明为什么某个人的脑脊液流动可能受损程度较高或较低。”

（原文较长，此处译出前 6000 字，完整内容请点「打开原文」。）