熬夜欠的大脑“清洁账”，白天10分钟找补？超短波助力清醒大脑“清灰”，或可延缓痴呆

凌晨1点，你已经第10086次对自己说：“看完这集就睡”。也不知道循环了多少回，早八，你再次拖着灌了铅般的身体走入地铁，大脑空空，内心OS：“今晚熬夜是小狗”。

脑科学对这种“魂不附体”状态的解释比一句“没休息好”要具体很多：昨晚大脑的垃圾清理系统没正常启动便是其中一个原因。

深度睡眠是大脑类淋巴系统高效清理垃圾的时段：脑脊液从动脉周围的空隙进入脑组织，和组织液交换物质后，它会带着β-淀粉样蛋白等代谢废物顺着静脉周围的通道流出去。这部分解释了为什么长期睡不好与认知衰退、阿尔茨海默病（AD）风险相关。

偷睡漏睡会让脑废物变多？？那建议……停，咱今天先不苦口婆心劝人早睡，来看看近期《Science Advances》上的一项研究[1]：一时睡眠难保，又想认知在线、减少老年痴呆风险？或许可以在清醒时，给大脑的垃圾清理系统开个“物理外挂”！

这里的“物理外挂”，在研究中指的是40.68 MHz的超短波，这是一种非电离、非侵入、在临床理疗中已被广泛使用的电磁波。研究人员把它用在了健康、清醒小鼠的头部，并观察了它对小鼠类淋巴清理系统的影响。

结果发现，只需要单次10分钟的超短波，就可以让小鼠大脑的“清洁系统”转得更快：不仅脑脊液更容易流进脑组织了，脑内带着废物的液体也更容易顺着颈部淋巴排出去了。

图注：单次10分钟的超短波刺激就能最有效、最快速地起效（OVA-647：用来追踪的荧光标记物）

按理说，白天清醒时段，类淋巴清理系统本该在“降速运行”，这波超短波操作直接给它调到了夜间档。这可能为清醒期大脑的废物清除提供了一个额外的窗口。

那么问题来了：健康小鼠的类淋巴清理系统本来运转得就不错。如果因为衰老、外伤等原因，这套系统已经进入了“困难模式”（如即使充足睡眠清理能力也不再像年轻时高效），超短波还能帮上忙吗？

阿尔茨海默病（AD）就是一个类淋巴系统功能慢性退化的例子（如老年小鼠类淋巴系统清理Aβ淀粉样蛋白的效率会比年轻小鼠降低40%[2]）。

研究人员对清醒的雌性中年阿尔茨海默病小鼠进行了连续7天的超短波干预，结果发现，相比于对照组，干预组的类淋巴清理功能明显被改善，脑实质里的淀粉样β蛋白（Aβ）负担也变低了

在空间记忆和识别记忆测试中，这些小鼠的表现同样不错。且让人高兴的是，停止干预后，这些认知改善的好处至少持续了1个月，这说明超短波干预可能有比较持久的治疗收益。

图注：每天10分钟、连续1周的超短波干预对阿尔茨海默病小鼠的改善

保持清醒的脑水肿（类淋巴系统功能急性崩溃）小鼠身上，研究人员也观察到了一致的效果，这提示超短波对改善大脑清理系统功能具有较大的干预潜力！

超短波干预是交了一份漂亮的成绩单。可就电磁波往头上一放，它又是怎么让脑壳里的类淋巴系统转动起来的呢？

还记得在前面我们说，深度睡眠是大脑清洁最活跃的时段之一。这时的脑电主要由Delta波主导。Delta波是常见脑电波里最慢的一种，通常能反映神经元群体活动的同步化

图注：人类有五种不同的电模式或“脑波”（上）；超短波干预使Delta波的相对功率贡献增加（下）

研究发现，超短波刺激期间，清醒小鼠脑内Delta波的相对功率贡献增加了约20倍，提示超短波会诱导神经元活动变得更慢、更同步

进一步研究发现，超短波增强神经元同步化活动后，会带动星形胶质细胞始足上的水通道蛋白AQP4发生极化

简单来说，就是AQP4会像一排排密集的“水闸门”一样整齐列队在血管周围，脑脊液会借此顺利进入脑组织，再把废物打包带走，从而整体改善类淋巴系统的清理功能。

图注：血管周围健康（左）和功能失调（右）星形胶质细胞中AQP-4的极化

曾有研究指出，老年小鼠大脑血管周围的AQP4会发生极性定位丧失，可能是老年人患认知衰退和AD的病理基础[2]。而那些85岁以上、脑子依然灵活的老年人，则被发现血管周围AQP4的极性定位功能保持得相当不错[3]。

这提示我们，增强类淋巴系统的清除功能、或靶向AQP4定位，或许会是干预AD的新策略。

近年，脑科学界围绕“不开刀、不吃药，通过物理刺激来激活大脑免疫和垃圾清理”的前沿探索不少，当下最活跃的两条赛道包括：

No.1

40 Hz伽马节律声光刺激

在AD患者和AD模型小鼠脑中，与大脑信息整合和神经同步工作相关的基础节律——伽马振荡活动通常会出现减弱。

麻省理工学院蔡立慧教授团队发现，让AD小鼠暴露在40 Hz的闪烁光线或声光联合刺激[4,5]下，可以在其脑内引发特定频率的伽马神经振荡，帮助减轻AD病理、改善记忆和神经血管功能。

图注：40 Hz声光刺激，能改善AD病理

这种非侵入式的神经调控技术已经在啮齿类动物的病理和行为实验中积累了较多的证据，也有小规模人体研究支持其安全性与可行性。不过，它还没有获批临床许可，仍属于一种实验性疗法。

No.2

血管搏动路线

这方面的代表性探索是低强度聚焦超声（LIFU）和聚焦超声联合微泡（FUSMB）技术

脑血管在血液搏动时，会产生微小的节律性膨胀和收缩，这种自然的血管搏动是推动脑脊液在脑内循环、冲刷垃圾的原始动力。但在衰老、脑外伤或痴呆患者中，血管搏动通常会下降。

图注：运动也是一种清醒状态下的“物理辅助”

FUSMB的原理可以理解为：先往血管里注射一种微泡，然后用精准聚焦的低强度超声波作用于大脑，超声波会让血液里的微泡跟着膨胀和收缩，产生一股“推拉”的机械力，重新放大血管的搏动效应，这在一定程度上可能帮助大脑清除废物（如Aβ）[6]。

图注：FUSMB技术干预AD小鼠的完整系统与机理图

有意思的是，本文研究者还简单比较了超短波和40 Hz闪烁蓝光的差异，发现它们在AD小鼠中能达到相当的类淋巴系统增强和认知改善效果，但这次超短波的时间效率显然更高了。

如果说过去我们认为大脑排毒需要靠睡眠，那么近年来这些无创的“物理波（光、声、电、磁）”探索，可能会在未来给我们（尤其那些患有神经退行性疾病、睡不够、睡不深的人）带来更多的惊喜。

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[本文的名称是《Noninvasive ultrashort wave neuromodulation enhances glymphatic clearance to alleviate traumatic brain edema and Alzheimer’s pathology》，发表于《Science Advances》期刊，通讯作者是中国人民解放军总医院第二医学中心康复医学科、国家老年疾病临床医学研究中心的彭楠教授、北京基础医学科学研究所的江小霞副研究员。第一作者是Jinwei Liu。本研究资助来源：北京市自然科学基金（7242278）、国家自然科学基金（32471422）]

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参考文献