科学家首次绘制出人类大脑的“污水”系统图

经过多年的猜测,我们大脑“污水系统”的内部工作原理终于浮出水面。

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在五个人类大脑的裂缝深处,科学家们首次对一个潜在的管道网络的动态复杂性进行了成像 —— 以前在老鼠身上看到过,只在我们自己的物种中假设过。

这些发现支持了类淋巴系统的存在,科学家们于2012年首次在老鼠的大脑中发现了类淋巴系统。

该系统将脑脊液(CSF)输送到大脑内部,将营养物质输送到大脑内部,并清除脑组织中的废物 —— 比如,阿尔茨海默病中形成团块的蛋白质。

自2012年以来,几项开创性的研究表明,类淋巴系统也存在于人类大脑中,但由于没有看到液体从大脑外部进入神经元之间的空间,这一观点仍然存在高度争议。

OHSU的神经学家胡安·皮亚蒂诺(Juan Piantino)说:“我自己一直对此持怀疑态度,现在仍然有很多怀疑论者不相信这一点。”

“这就是这个发现如此引人注目的原因。”

皮亚蒂诺和他在OHSU的同事们是第一个对这种无色液体流入活人大脑组织时进行成像的人,这一结果支持了之前的成像研究,这些研究只拍摄了一个简短的快照。

这项研究得到了5名接受脑部手术的成年人的同意,他们的脑脊液需要被转移到手术中。

在更换液体之前,科学家们用深色对比示踪剂对其进行了标记。随后,一种特殊类型的磁共振成像绘制了参与者大脑中液体的去向。

研究结果表明,人脑不会像海绵那样随机吸收脑脊液。相反,液体会沿着血管的轨迹深入神经组织。

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这些清晰的脑脊液通道实际上包裹在血管的外面。这些“血管周围空间”的边界是由脑细胞形成的,这些脑细胞将它们的“端足”粘在一起,形成了一个可渗透的屏障。

一些科学家假设,正是这层膜允许脑脊液与缓冲和支持我们脑细胞的液体混合,输送营养物质并清除废物。

OHSU神经外科医生Erin Yamamoto说,在他们研究的MRI图像中,随着时间的推移,“你实际上可以看到大脑中黑暗的血管周围空间变得明亮”,因为对比示踪剂流动得更深。

“这与老鼠的成像非常相似,”她补充说。

这些脑脊液通道以前已经在人脑中成像,但由于OHSU的研究人员在手术后12小时,24小时和48小时进行了MRI扫描,他们能够以一种以前从未见过的方式跟踪流体的动态。

研究结果表明,脑脊液通道不是停滞的、充满液体的结构,而是“功能导管”,促进“脑脊液向大脑的分布”。

“人们认为这些血管周围空间很重要,但从未得到证实,”皮亚蒂诺说。

“现在有了。”

这项研究发表在《美国科学院院刊》上。


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