睡眠期间的阵阵“粉红噪音”可能有助于清理大脑废物
近日，一项发表于《科学-转化医学》的研究发现，睡眠时聆听阵阵粉红噪音——一种类似柔和无线电静电声的背景音，似乎能促进大脑内的液体流动，从而可能加快与阿尔茨海默病等疾病相关的代谢废物的清除。粉红噪音似乎能强化慢脑波，而慢脑波可增强血管的搏动泵血作用，这一作用正是大脑废物清理系统的动力来源。
此前我们已知，睡眠期间聆听粉红噪音脉冲可以增强慢脑波。慢脑波是一种脑电活动，出现在非快速眼动睡眠的特定阶段，即N3期（深度睡眠）和N2期（深度睡眠之前的浅睡眠阶段）。只有当噪音脉冲与慢脑波的波峰同步时，才会产生这种增强效应。
美国马萨诸塞州波士顿大学的Joshua Levitt表示：“这些声音听起来没什么特别，就是带着静电感的短促蜂鸣声。”
此前的研究也表明，强化慢脑波（例如通过药物手段）可以促进大脑脑脊液（CSF）的流动。脑脊液浸润着大脑组织，负责带走代谢废物。
但此前人们并不清楚聆听粉红噪音是否能达到同样的效果。原因在于，测量大脑脑脊液流动需要通过磁共振成像（MRI）扫描成像，而MRI设备会干扰脑电图（EEG）——也就是测量大脑电活动脑波的技术。这种干扰带来的一个问题是，在MRI扫描过程中，通过EEG记录到的慢脑波无法被足够快速地识别，也就难以让粉红噪音脉冲与脑波波峰精准同步。
美国麻省理工学院的Laura Lewis表示：“要识别慢脑波，需要对EEG信号进行大量复杂的处理，因此很难做到足够快的实时检测。”
为了解决这一难题，Levitt、Lewis及其同事利用过往研究中在MRI扫描期间采集的EEG数据训练了一个人工智能模型，用于快速预测大脑慢脑波波峰的出现时间。Levitt解释道：“人工智能会预判‘大约70毫秒后会出现一个慢脑波波峰’，这样我们就能据此安排声音刺激的播放时机，让它刚好在波峰时出现。”
美国新墨西哥大学的Sephira Ryman评价道：“从方法学层面来说，这项研究真正推动了该领域的发展。”
随后，研究人员招募了27名平均年龄29岁的健康成年人，让他们在MRI扫描仪内午休，同时头皮上佩戴EEG电极。最终有14人成功入睡并进入N2睡眠阶段。Lewis说：“在这种环境里睡着可不是件容易事。”
在每位参与者的慢脑波中，研究人员会利用人工智能模型，在其中一半脑波的波峰处播放时长50毫秒的粉红噪音脉冲；另一半脑波则不播放任何噪音，作为对照。
通过分析MRI和EEG的记录数据，研究人员发现，与无声音刺激的情况相比，粉红噪音脉冲不仅增强了与之同步的慢脑波，还短暂提升了脑脊液流入大脑的速率。这表明粉红噪音同时也促进了脑脊液在大脑内的循环与流出。Lewis表示：“我们知道，脑脊液的流入量和流出量通常是保持平衡的。”
脑脊液流动加快，似乎是由大脑血管搏动泵血作用增强所驱动的。已知血管的这种搏动会推动液体在大脑的废物清理系统——类淋巴系统中流动。
基于这些研究结果，该团队正在探索这种方法对老年人是否同样有效，以及它能否加快β-淀粉样蛋白等与阿尔茨海默病相关的蛋白的清除。如果后续研究结果乐观，研究人员希望进一步验证该技术能否减缓正常衰老人群、轻度认知障碍患者（痴呆症的前期阶段）以及早期阿尔茨海默病患者的认知衰退。
我们有理由相信这一思路是可行的。此前已有研究表明，在人清醒时施加声音和频闪刺激，有望减缓阿尔茨海默病患者的认知衰退，其作用机制可能就是激活类淋巴系统。
Ryman指出，这种新方法的一大优势在于，未来它可以通过便携设备在人们睡眠时使用，对日常生活的干扰更小。
相关论文信息：https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aea5469