由 Simon 失眠后大脑为何“走神”？麻省理工震撼发现：你的大脑正偷偷进行睡眠时的“大扫除”！
如果你在失眠后难以集中注意力，那是因为你的大脑正忙着补做关键的“清理工作”。几乎每个人都经历过——在睡眠不佳的夜晚之后，大脑可能感觉昏昏沉沉，本应专注时思绪却飘忽不定。麻省理工学院的一项新研究揭示了这些短暂“走神”时发生的生物学变化：你的大脑正在执行通常在睡眠中完成的重要维护工作。
在正常的夜间睡眠中，缓冲大脑的脑脊液（CSF）有助于清除白天积累的代谢废物。在2019年的一项研究中，麻省理工学院电气工程与计算机科学教授、2014届博士劳拉·刘易斯及其同事发现，脑脊液的进出流动与脑电波的变化同步，呈现节律性。
为了探究睡眠不足时脑脊液流动的变化，刘易斯教授（同时也是麻省理工学院医学工程与科学研究所成员）及其同事对26名志愿者进行了测试。这些志愿者在实验室中被剥夺睡眠后以及充分休息后，分别完成了多项认知任务。研究人员使用脑电图和功能性磁共振成像，测量了参与者在听到蜂鸣声或看到屏幕视觉变化时试图按下按钮过程中的心率、呼吸频率、瞳孔直径、大脑血氧饱和度以及脑脊液进出大脑的流动情况。
不出所料，睡眠不足的参与者表现远不如休息充分的参与者。他们的反应时间更慢，在某些情况下甚至完全没有注意到刺激。
研究人员在这些注意力不集中的时刻发现了多项生理变化。最显著的是，在注意力“走神”发生时，脑脊液流出大脑；而当注意力恢复时，脑脊液又流回大脑。研究人员假设，当大脑睡眠不足时，它会“试图通过启动脑脊液流动脉冲来追赶这一清理过程”，正如刘易斯所说，即使这会以牺牲注意力为代价。
该研究的论文第一作者、博士后研究员杨子农表示：“可以这样理解这些事件：因为你的大脑极度需要睡眠，它会尽力进入类似睡眠的状态，以恢复某些认知功能。”
研究人员还发现了与注意力不集中相关的其他生理事件，包括呼吸和心率下降，以及瞳孔收缩。他们发现，瞳孔收缩大约在脑脊液流出大脑前12秒开始，而在注意力恢复后瞳孔再次扩张。
刘易斯指出：“当你的注意力失效时，你可能会在感知和心理上感觉到它，但它也反映了大脑和全身正在发生的事件。”
“这些结果表明，存在一个统一的神经回路，既控制着我们通常认为的大脑高级功能——我们的注意力、感知和回应世界的能力，也控制着非常基础、根本的生理过程。”
研究人员尚未探索这个回路可能是什么，但他们表示，一个很好的候选者是去甲肾上腺素能系统。该系统通过神经递质去甲肾上腺素调节许多认知和身体功能，并且最近被发现在正常睡眠期间会振荡。
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延伸思考
1. 【应用前景】 这项研究揭示了注意力不集中与脑脊液流动的关联，未来是否可能通过监测脑脊液流动等生理指标，开发出实时预警注意力下降的设备或干预手段？
2. 【机制探索】 研究提到去甲肾上腺素能系统可能是关键回路，那么，通过药物或非药物手段（如特定频率的声光刺激）调节该系统，能否有效改善睡眠不足后的认知表现，甚至“模拟”部分睡眠的修复功能？
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