科學家實現對大腦廢物清除系統的實時觀察
一項研究稱，一種新型設備可監測大腦的類淋巴系統，這可能有助于研究人員應對阿爾茨海默病。
華盛頓大學醫學院
5月28日
據近日發表于《自然-生物醫學工程》（Nature Biomedical Engineering）的一項研究，一種可監測大腦廢物清除系統的新型設備或有助于預防阿爾茨海默病及其他神經系統疾病。論文題“用于持續測量腦實質阻力的無線設備追蹤人類類淋巴功能”（A wireless device for continuous measurement of brain parenchymal resistance tracks glymphatic function in humans）。
研究于2025年5月27日發表在《Nature Biomedical Engineering》（最新影響因子：26.8）雜志上
研究中，參與者在睡眠時佩戴該設備：這是一頂嵌有電極的頭帽，可測量腦組織內液體流動變化、從睡眠到清醒狀態的神經活動，以及腦血管的改變。
研究人員發現，通過測量上述三項特征，可監測大腦的類淋巴系統（Glymphatic system），該系統兼具廢物清除和營養輸送功能。
基于動態阻抗光譜法分析的類淋巴功能對實質阻力的影響
這是研究者首次通過單一夜晚跟蹤，實時觀測不同睡眠階段個體類淋巴液流動情況。此前，此類監測僅能通過磁共振成像（MRI）在大學研究中心完成，而這種方法速度過慢，無法捕捉個體睡眠階段的細微變化。
“我們曾假設該系統以某種‘開關’模式運作：睡眠時（尤其是慢波睡眠階段）開啟，清醒時關閉，”研究合著者、華盛頓大學醫學院（University of Washington School of Medicine，UW Medicine）精神病學與神經病學教授 Jeffrey Iliff 博士表示。
Iliff 補充道，這些假設基于其團隊過去十年在嚙齒類動物研究中獲得的數據。然而，當研究對象轉為人類時，研究結果令他們感到意外。
研究發現，類淋巴系統在深度睡眠和快速眼動（REM）睡眠期間，甚至在人們醒來時都處于活躍狀態。這種清除功能并非像開關一樣簡單地開啟和關閉，而是隨著睡眠時間的延長而加速，然后在醒來時逐漸減緩，Iliff 指出。
“這使我們能夠監測該系統與睡眠的關系，以及它在人類中如何受到睡眠中斷的影響——如果我們試圖理解這一生物學機制在臨床精神疾病和神經疾病中所扮演的角色，這一點至關重要，” Iliff 稱。
他表示，此類發現意義重大，因為類淋巴系統負責清除異常積聚的腦蛋白，而此類蛋白與阿爾茨海默病、帕金森病等疾患密切相關。
“這是開發針對類淋巴功能療法的關鍵一步，” Iliff 說，“若能研發改善類淋巴功能的藥物，或可治療或預防阿爾茨海默病等疾病。”
研究設備的技術原理圖及其輸出信號
該可穿戴設備由加州 Applied Cognition 公司研發，Iliff 提出其多項潛在應用：可協助科學家明確類淋巴功能障礙是否為阿爾茨海默病、創傷性腦損傷及偏頭痛的誘因；指導開發增強類淋巴功能的新療法；并識別最可能從新療法中獲益的高風險患者。
本研究于 2022 年 10 月至 2023 年 6 月間開展，參與者在華盛頓大學醫學中心-蒙特萊克院區（University of Washington Medical Center – Montlake）及佛羅里達大學（University of Florida）接受測試。佛羅里達州基準研究納入 35 名參與者，西雅圖重復驗證研究另納入 14 名參與者，所有參與者年齡介于 56 至 66 歲之間。
MRI 物理學家、前華盛頓大學醫學院診斷影像科學中心主任 Swati Rane Levendovszky 亦參與該項目，她現任職于堪薩斯大學醫學中心（University of Kansas Medical Center）。
“此項研究對明確類淋巴功能障礙在阿爾茨海默病中的作用及發現救治療法具有里程碑意義，” Applied Cognition 首席執行官 Paul Dagum 博士表示，“我們的平臺已在早期臨床試驗中識別出一種有前景的藥物候選，可改善類淋巴清除功能。”
Iliff 實驗室專注于研究類淋巴系統及其在阿爾茨海默病、創傷性腦損傷等神經退行性疾病中的作用。
本研究由 Applied Cognition 資助，Iliff 曾擔任該公司科學顧問委員會主席并獲取相應酬勞。
創立于1946年的華盛頓大學醫學院
參考文獻
Source：University of Washington School of Medicine
Scientists test real-time view of brain’s waste removal
Reference：
Dagum, P., Giovangrandi, L., Levendovszky, S.R. et al. A wireless device for continuous measurement of brain parenchymal resistance tracks glymphatic function in humans. Nat. Biomed. Eng (2025). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01394-9
原文標題 : 科學家實現對大腦廢物清除系統的實時觀察
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