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为解决人类脑淋巴系统功能测量存在的有创、定制化及时间分辨率低等问题，研究人员开展通过无线设备连续测量脑实质电阻（RP）追踪淋巴功能的研究，发现RP与睡眠时细胞外体积变化一致，其变化与 EEGδ 功率等相关，为相关疾病研究提供新工具。
大脑作为人体的 “指挥中心”，其内部复杂的生理机制一直是科学界探索的重点。脑淋巴系统（Glymphatic system）作为大脑中脑脊液（CSF）与脑间质液交换的关键网络，在营养分布和废物清除中扮演着重要角色，尤其在清除 β- 淀粉样蛋白（Aβ1,2）、tau 蛋白3–5和 α- 突触核蛋白6,7等与神经退行性疾病（如阿尔茨海默病、帕金森病）相关的错误聚集蛋白方面作用显著。然而，目前人类脑淋巴系统功能的测量面临诸多挑战，现有技术存在有创、定制化程度高以及时间分辨率差等问题，导致难以在自然环境下对其进行连续监测，这极大地限制了针对淋巴系统功能的治疗干预研究。
为突破这些瓶颈，来自 Applied Cognition Inc. 等国外研究机构的研究人员开展了一项具有创新性的研究，相关成果发表在《Nature Biomedical Engineering》。该研究旨在开发一种无创、多模态的无线设备，通过连续测量脑实质电阻（RP）来追踪人类睡眠状态下淋巴系统功能的动态变化，并验证其与睡眠脑电特征、心血管参数及对比增强 MRI（CE-MRI）测量的淋巴溶质交换之间的关系。
研究主要采用了以下关键技术方法：
- 电阻抗光谱（EIS）技术：通过在 1-256 kHz 频率范围内重复测量阻抗，利用德拜模型（Debye model）分析脑实质电阻（RP=R0?R∞），其中R0代表细胞外液电阻，R∞代表总组织电阻，以此反映细胞内和细胞外液体积的变化。
- 多模态同步监测：设备同步采集脑电图（EEG）、光体积描记图（PPG）、阻抗体积描记图（IPG）和头部运动数据，实现对睡眠阶段、脑电频谱功率（如 δ、β 功率）和心率（HR）等参数的实时监测。
- 对比增强 MRI（CE-MRI）：通过静脉注射钆基对比剂（GBCA），评估脑脊液与脑间质之间的溶质交换，作为淋巴功能的金标准。
研究结果
1. 脑实质电阻与睡眠状态的关联
通过两项临床验证研究（基准研究和复制研究）发现，睡眠期间脑实质电阻（RP）较清醒状态降低约 8%，且在整夜睡眠过程中呈单调下降趋势，最低点比清醒状态低约 20%。在早晨补觉期间，RP从较高值开始下降；而在早晨清醒期间，RP从较低值开始上升。这表明RP的变化与睡眠 - 觉醒周期密切相关，睡眠状态下细胞外间隙扩大，淋巴功能增强。
2. 睡眠参数与淋巴功能的关系
- 脑电频谱功率：较高的 EEGδ 功率与较低的RP及更强的淋巴溶质交换（CE-MRI 测量）相关，而较高的 EEGβ 功率和心率则与较高的RP及较弱的淋巴功能相关。
- 睡眠阶段：非快速眼动睡眠（NREM）的 N2、N3 阶段和快速眼动睡眠（REM）阶段的RP下降幅度最大，表明这些阶段淋巴功能更为活跃。
3. 脑实质电阻与淋巴功能的预测关系
多元混合模型显示，RP是淋巴溶质交换的独立预测因子。在考虑血管和脑脊液对比增强、年龄、性别和 APOE ε4 状态等混杂因素后，较低的RP、较高的 EEGδ 功率和较低的心率均与更强的淋巴功能相关。此外，在睡眠阶段转换（如 NREM-REM、睡眠 - 觉醒转换）时，EEGβ 功率和 δ 功率的显著变化与RP的快速变化相关，进一步验证了神经电活动与淋巴功能的动态联系。
研究结论与意义
本研究成功开发了一种无创、可穿戴的无线设备，能够在自然环境下连续、高时间分辨率地监测脑实质电阻，为人类脑淋巴系统功能的研究提供了全新工具。研究证实，脑淋巴功能受睡眠状态、脑电活动和心血管参数的调控，且与细胞外体积变化密切相关。该设备不仅能够复制啮齿类动物研究中淋巴功能与睡眠脑电的关系，还通过 CE-MRI 验证了其在人类中的有效性。
这项研究填补了人类脑淋巴系统功能实时监测的技术空白，为深入探讨淋巴功能障碍在阿尔茨海默病等神经退行性疾病中的作用机制提供了可能，也为开发调节淋巴功能的治疗干预措施（如药物、设备或生活方式干预）奠定了基础。未来，该设备有望用于临床人群的淋巴功能评估，识别疾病风险人群，并推动针对淋巴系统的靶向治疗研究。
