《科学转化医学》：一阵“粉红噪音”或许能带来更优质的睡眠

最新研究表明，睡眠期间接触到一种被称为“粉红噪音”的短促静电声，可以增强脑脊液波，从而清除大脑中的碎片。

　　

白天，乳酸和衰老蛋白质等代谢废物会在大脑中积聚。夜间睡眠时，脑脊液的流动有助于清除这些废物，保持大脑健康。 

麻省理工学院的研究人员在一项新研究中发现，睡眠期间暴露于一种被称为“粉红噪声”的轻柔静电声中，可以增强脑脊液波。这种噪声脉冲会增加大脑中慢波的振幅，进而增强脑脊液波。 

研究人员现在希望探索这种增强的脑脊液流动是否可以帮助提高认知功能、改善记忆力，甚至减缓由淀粉样蛋白β等有害蛋白质积累引起的神经退行性疾病的进展。 

“我们发现，我们能够增加睡眠期间脑脊液流动波的幅度，据我们所知，以前还没有方法可以做到这一点。现在我们能够增强健康成年人睡眠期间的脑脊液流动，我们非常兴奋地将这项技术应用于临床人群，看看它能产生什么效果，”劳拉·刘易斯说道。

刘易斯是这项研究的资深作者，该研究成果今天发表在 《科学转化医学》杂志上。约书亚·莱维特是该论文的第一作者，他最近获得了波士顿大学的博士学位，曾是刘易斯实验室的访问研究生。 

清理大脑 

脑脊液是一种清澈的液体，它环绕并缓冲着大脑和脊髓。除了保护大脑免受损伤外，它还有助于提供葡萄糖等营养物质，并清除脑细胞燃烧能量时分泌的代谢废物。 

2019年，刘易斯报告了一种利用功能性磁共振成像（fMRI）测量睡眠期间脑脊液（CSF）流入和流出大脑的脑电波的方法。该研究表明，这些脑电波与被称为慢波的脑电波紧密相关，而慢波与深度睡眠有关。 

在这项新研究中，她希望进一步探索脑电波与脑脊液流动之间的关系，并研究操控脑电波是否能够增强脑脊液流动。此前的研究已经表明，在慢波峰值时施加听觉刺激可以加深慢波。 

“如果听觉刺激的时机恰到好处，就能产生更多这种慢波电信号。这就像荡秋千的孩子，如果你在他们摆动到合适的时机推他们，就能让他们荡得更远，”刘易斯说。“难点在于：如何找到这个恰到好处的时机？” 

本研究使用的听觉刺激是一段持续50毫秒的粉红噪声。与白噪声类似，粉红噪声包含人耳可听见的所有声音频率，但低频声音更大，高频声音更小。这营造出一种平衡柔和的声音，类似于持续的雨声或远处瀑布的声音。 

为了在脑慢波峰值时施加这些脉冲，研究人员必须测量每位参与者睡眠时的脑电图（EEG）活动。这极具挑战性，因为他们还需要测量功能磁共振成像（fMRI）信号以监测脑脊液流动，而fMRI使用的磁场会干扰脑电图信号。 

为了克服这一难题，研究人员开发了一种快速处理脑电信号的方法，可以在不到100毫秒的时间内消除功能磁共振成像（fMRI）产生的噪声。为了弥补脑电测量中存在的微小延迟，他们还开发了一种算法，可以预测慢波峰值出现的时间。这使得他们能够在正确的时间施加粉红噪声刺激。 

更有益于恢复的睡眠 

研究人员对 14 名健康志愿者进行了测试，发现他们提供的听觉刺激（音量不足以唤醒熟睡的人）可以增加睡眠期间慢电波和脑脊液波的振幅。 

他们的功能磁共振成像研究还表明，慢波会刺激血管收缩和扩张，使其像泵一样将脑脊液排出大脑。慢波仅在非快速眼动睡眠期间出现，并且在更深的睡眠阶段更为明显。 

研究人员现在希望研究增强脑脊液流动是否能帮助人们获得更优质的睡眠，尤其是有助于改善失眠患者的睡眠质量。他们还计划探索增加脑脊液流动并清除大脑代谢废物是否能帮助阿尔茨海默病和其他以有害蛋白质积聚为特征的疾病患者。  

“清除大脑废物对于阿尔茨海默病和其他形式的痴呆症非常重要，这些疾病的部分原因是由于大脑中淀粉样蛋白和tau蛋白等分子的积累造成的。如果我们能够改善大脑废物的清除，我们或许能够帮助预防这些导致疾病的斑块的积累，”莱维特说。 

莱维创办了一家公司，希望开发一种设备（例如头带），人们可以在家中使用该设备，通过在适当的时间提供听觉刺激来增加脑脊液流量。