一项对小鼠的研究表明，睡眠会把垃圾冲出大脑。这些垃圾包括了引发阿尔茨海默症的蛋白片段，会在小鼠清醒时堆积。睡眠打开了龙头，流出液体清洗大脑，冲走了可能有毒的堆积，研究人员在2013年10月18日的《科学》（Science）杂志上发表了该报告。

该发现揭示了为何睡眠似乎是动物们强制执行的任务。这也为像阿尔茨海默症和帕金森症这样的神经退行性疾病的成因提供了新的线索。

“这真是个让人大开眼界的有意思的发现。”奇亚拉·斯莱利（Chiara Cirelli）说，她在威斯康星麦迪逊大学研究睡眠。这些结果已经促使她和其他的睡眠科学界重新思考自己的发现。尽管每个人的睡眠需求各有不同，不同物种间也是差异很大，但是完全不睡就会带来致命的伤害，没人知道为什么。

有个流行的观念是，睡眠切断脑细胞之间的弱连接，强化那些较为牢固的连接，以巩固记忆。

但良好的记忆并不是生物学上的必需。“忘记了昨天学到的东西，并不会因此而死。”纽约罗彻斯特大学医学中心的神经科学家梅肯·尼德加德（Maiken Nedergaard）说。

尼德加德实验室的研究人员，在研究大脑的排污系统时，无意中发现了睡眠在垃圾清除中的作用，他们2012年描述过该系统。这种构造被称为类淋巴系统（glymphatic system），大脑和脊索液体会流进脑细胞之间的空隙进行冲洗。最终，该液体和其所携带的一切碎片都被冲进了肝脏，以便清理。

研究大脑中的液体流并不容易。尼德加德实验室的谢璐璐（Lulu Xie）训练小鼠在显微镜镜台上静静地待着，同时研究人员探测小鼠的大脑。小鼠非常放松，以至于有时候就睡着了。

尼德加德说：“一旦睡着，几乎就像是打开了个水龙头。”小鼠睡觉时，脑脊液冲进脑细胞之间的通道，清除废物；小鼠醒来时，龙头就不出水了，只有一星半点的液体出入大脑。

进一步的实验揭示，被称为神经胶质细胞的脑细胞可膨胀或收缩来控制液体流动。小鼠清醒时，神经胶质细胞会膨胀，减小了脑细胞之间的空隙，并关闭液体流；睡着时，胶质细胞缩小，龙头打开。研究人员发现，清醒和睡着的时候，脑细胞之间的区域，容积变化至少有60%。

“液体流开关的发现，让人感到惊讶，因为科学家之前几乎不关注细胞之间的区域。”里约热内卢联邦大学的神经科学家苏珊娜·赫尔柯拉尼-乌泽尔（Suzana Herculano-Houzel）说。细胞间区域通常被忽视了，人们曾认为那儿就是空的。

图片权利和来源（IMAGE CREDIT）:J. Iliff and M. Nedergaard

研究人员之前已经发现，人们清醒的时候，一些生物分子在大脑里积聚，其中就有圣路易斯华盛顿大学的神经学家兰德尔·贝特曼（Randall Bateman）。他和其他研究者都已证明，人或动物清醒的时候，脑细胞会不停地把物质泵到细胞外，清醒时间越长，泵出的物质就越来越多，而科学家认为这正是废物堆积的原因。有一种按照这种模式堆积的物质，被称为β淀粉蛋白（amyloidbeta），也称为A-β，这是一种蛋白片段，会在阿尔茨海默症患者脑内形成斑块。

A-β蛋白的水平会随睡眠而降低，虽然研究人员认为这主要是因为酶类和脑细胞破坏了黏性物质，而睡眠过少则意味着大脑的清洁系统没时间清除所有的垃圾。

贝特曼说，科学家从未考虑过，脑组织能膨胀或收缩到这样的程度——足以打开水闸，并冲走毒性副产品。现在他在重新思考自己的一些实验。“我没注意到这些，真是个傻瓜。”他说。如果人体实验得到确认，其可能意味着医生应当把阿尔茨海默症的治疗安排在患者沉睡的时候。他认为，增强大脑自我清洁能力，或许能预防并抗击阿尔茨海默症和类似的疾病。

但是贝特曼怀疑，机械地冲洗大脑并非睡眠故事的终点。他说，“即使处理垃圾是睡眠的首要任务，但睡眠已成为这个星球上生命必不可少的一部分，所以除了把物质清除出大脑之外，一定还有其他的作用。”