麻省理工学院研究发现,睡眠时听短促的粉红噪音能增强脑电慢波,进而扩大脑脊液流动,帮助清除脑内代谢废物,提升睡眠修复效果。
白天大脑运转会积累乳酸和废弃蛋白质等代谢垃圾。夜间睡眠时,脑脊液会像波浪一样流动,冲洗掉这些废物,维持大脑健康。脑脊液是一种环绕并缓冲大脑和脊髓的清澈液体,除了保护大脑免受伤害,还能提供葡萄糖等营养物质,并带走脑细胞消耗能量分泌的垃圾。
来自麻省理工学院的 Laura Lewis 团队与波士顿大学毕业的 Joshua Levitt 展开合作,发现了一种增强这种脑脊液清洗波的新方法。他们在研究中证实,睡眠期间让受试者收听短促柔和的粉红噪音,能够增强大脑慢波电信号的振幅,进而扩大脑脊液的流动幅度。这是科学界首次找到在睡眠中增强健康成年人脑脊液流动的方法。
早在2019年,Laura Lewis 就利用功能性磁共振成像技术,记录了睡眠时脑脊液进出大脑的波浪流动,并发现这种流动与深度睡眠中的慢波脑电活动紧密耦合。研究人员此前已知,在慢波峰值时刻给予声音刺激能够加深脑波。这就好比推秋千,只有在秋千荡到特定位置时推一把,秋千才能荡得更高。
本次研究采用的声音刺激是持续时长仅50毫秒的粉红噪音。粉红噪音包含人类听觉范围内的所有频率,但低频声音更响、高频声音更柔和,听起来就像稳定的阵雨声或远处的瀑布声,平衡且轻柔。为了在脑波达到峰值的精确瞬间播放声音,团队需要一边用脑电图监测睡眠,一边用功能性磁共振成像监控脑脊液。由于强磁场会干扰脑电信号,研究人员开发出能在100毫秒内快速消除磁场干扰的信号处理技术,并配合预测算法,精准预判慢波峰值并送出噪音刺激。
研究人员在14位健康志愿者身上进行了测试。这种声音刺激声量极小,不会惊醒睡梦中的人,却能显著提升睡眠中慢电波和脑脊液波的振幅。成像结果显示,慢波能刺激血管收缩和舒张,使血管像泵一样将脑脊液推向脑外。这种慢波只出现在非快速眼动睡眠期间,且在更深度的睡眠阶段更为明显。
这项技术的突破为许多疾病治疗带来了新希望。随着年龄增长或在阿尔茨海默病等病症中,大脑内部会出现淀粉样蛋白和tau蛋白等有害斑块的堆积。研究人员希望探索增强脑脊液流动是否能改善失眠患者的睡眠修复力,并帮助清除脑内有害蛋白质,从而减缓正常衰老、轻度认知障碍以及早期阿尔茨海默病患者的认知衰退速度。目前 Joshua Levitt 已经成立公司,计划开发头带等便携设备,让人们未来在家里也能通过精准声音刺激提升脑脊液流动。
原文:https://news.mit.edu/2026/pink-noise-burst-may-mean-more-restorative-sleep-0909