科学家们认为，睡眠是大脑的清洗周期，在此期间，流经大脑的液体能冲掉我们清醒时积累的化学废物。但推动这种循环的动力一直未确定。今日发表在《细胞》杂志上的一项针对小鼠的研究表明，受肾上腺素化学类似物周期性释放的刺激，大脑血管有规律的收缩推动了这种液体的流动。

“这是一项很棒的科学研究，”范德堡大学的神经科学家苏珊娜·埃尔库拉诺-乌泽尔（Suzana Herculano-Houzel）说道，她并未参与这项研究，“他们将多项证据整合到一起，讲述了一个相当有说服力的故事。”

科学家们还发现，助眠药物唑吡坦（更为人熟知的商品名为安必恩）会阻碍血管的振荡以及它们所促进的液体流动，这意味着该药物可能会妨碍大脑的清洁过程。这一发现有助于研究人员研发能保留这种大脑清洁功能的新型助眠药物。

大脑中缺乏在身体其他部位收集和运输液体的淋巴管。但在2012年，罗切斯特大学医学中心的神经科学家迈肯·内德加德（Maiken Nedergaard）及其同事发现了一种替代性的引流系统，在这个系统中，包裹大脑的脑脊液会通过血管旁的微小通道渗入大脑，清除代谢废物及其他多余分子。他们还报告称，在睡眠期间，通过这种所谓的类淋巴系统的液体流量会增加。内德加德团队及其他团队的研究表明，活跃的类淋巴清除过程是有益的：在阿尔茨海默病及其他神经退行性疾病中，这种循环会出现障碍。然而，一些研究人员对这一观点的部分内容提出了质疑；例如，2024年的一项研究表明，清醒时的废物清除实际上比睡眠时更快。

在这项新研究中，内德加德及其团队想要确定是什么让脑脊液在大脑中持续流动。她说，研究小鼠的类淋巴系统通常需要对啮齿动物进行麻醉，这与自然睡眠有很大不同。为避免这个问题，科学家们通过手术给小鼠植入电极和光纤丝。尽管这些啮齿动物被线缆束缚着，但它们仍能正常入睡，与此同时，研究人员可以追踪其血量、电活动以及化学物质水平，并利用通过光纤线路传输的光来激活某些神经元群。

此前的研究表明，神经递质去甲肾上腺素（其化学结构与肾上腺素几乎相同，能刺激血管收缩）在小鼠大脑中的水平会有节律地波动，大约每50秒达到一次峰值。内德加德及其同事发现，当小鼠处于被称为非快速眼动睡眠的睡眠阶段（在此阶段身体组织会进行更新）时，大脑中的血量也会振荡，且会滞后半秒多的时间跟随去甲肾上腺素的变化。当动物清醒或处于另一个主要睡眠阶段——快速眼动睡眠（在此阶段记忆会得到巩固）时，这两者之间的关联就没那么紧密了。

通过给动物注射一种能追踪脑脊液流动的荧光分子，研究人员发现，在非快速眼动睡眠期间，脑脊液的水平也会随着去甲肾上腺素水平的变化而变化。为了判断血管搏动是否推动了类淋巴流动，研究人员刺激了小鼠大脑中产生这种神经递质的区域，人为地将搏动频率从每50秒一次加快到每10秒一次。然后，他们追踪标记的脑脊液，发现它能更深入地渗透到去甲肾上腺素产生部位附近的区域。

内德加德解释说，由于大脑被头骨包裹着，血管的收缩和舒张就形成了一个推动脑脊液循环的“泵”。当血管在去甲肾上腺素的脉冲作用下收缩时，脑脊液会流入以填补空隙。而当血管舒张时，它们会推动脑脊液继续流动。

去甲肾上腺素可能不是唯一的影响因素，但“我们或许已经确定了非快速眼动睡眠期间类淋巴流动最重要的驱动因素，”内德加德说道。她指出，近期研究表明，人类和小鼠一样，在睡眠期间去甲肾上腺素的释放和血管搏动都会出现振荡，所以同样的泵送机制可能也在我们的大脑中起作用。

“我确实认为这是一项重要的进展，”麻省理工学院的神经科学家劳拉·刘易斯（Laura Lewis）说道，她并未参与这项研究，“这是对能够调节这一过程的神经回路的首批见解之一。”

唑吡坦可能会破坏这一机制。其他研究已经表明，该药物可能会改变睡眠期间的大脑活动，并改变不同睡眠阶段的时长，所以内德加德及其团队决定在小鼠身上测试这种药物的影响。结果发现，它减弱了去甲肾上腺素的振荡，并减少了脑脊液向大脑的渗透。

唑吡坦是一种广泛使用的助眠药物，但内德加德、埃尔库拉诺-乌泽尔和刘易斯都认为，这项研究不应促使人们停止服用它。刘易斯表示，相反，“应优先在人体研究中对这种药物进行研究”，以确定其对大脑清除功能的副作用是否相同。