一种新的监测大脑废物清除系统的设备可能有助于预防阿尔茨海默病和其他神经系统疾病。根据今天发表在《自然生物医学工程》杂志上的研究，参与者在睡眠时佩戴这种设备：一种嵌入电极的头帽，可以测量大脑组织内的液体流动、从睡眠到清醒状态的神经活动以及大脑血管的变化。
通过测量这三个特征，研究人员发现他们可以监测大脑的淋巴系统，该系统作为废物清除和营养输送系统起作用。这是研究人员首次能够在单个夜晚的不同睡眠阶段跟踪个体的淋巴液流动。此前，这些过程只能在大学研究中心通过MRI进行监测，这种方法太慢，无法跟踪个体睡眠阶段的微小变化。
“我们假设这个系统以一种‘开-关’的方式工作：在睡眠期间——特别是在深度睡眠期间——‘开’，而在清醒时‘关’，”该研究的共同作者、华盛顿大学医学院精神病学和神经学教授Jeffrey Iliff说。
Iliff补充说，这些假设基于他和其他人在过去十年中进行的啮齿动物研究。然而，当研究涉及人类参与者时，研究者们对结果感到惊讶。
他们发现淋巴系统在深度睡眠和REM睡眠期间都是活跃的，并且在人醒来时也是活跃的。与其说是开关式的启动和关闭，不如说这种清除功能随着人的睡眠时间延长而加速，然后在醒来时逐渐减慢，Iliff指出。
“这使我们能够监测这个系统如何与睡眠相关，以及它如何受到睡眠中断的影响——这对于理解这种生物学在临床精神和神经系统疾病中的作用至关重要，”Iliff说。
这些发现很重要，因为淋巴系统在清除大脑蛋白质方面起着关键作用，这些蛋白质的异常积累与阿尔茨海默病和帕金森病等疾病有关，他说。
“这是开发针对淋巴系统功能的治疗方法的关键步骤，”Iliff说。“如果你能开发出改善淋巴系统功能的治疗方法，你可能会治疗或预防像阿尔茨海默病这样的疾病。”
这款可穿戴设备由加州应用认知公司开发，可能有多种潜在用途，Iliff建议。它可以帮助科学家确定淋巴系统功能障碍是否在阿尔茨海默病、创伤性脑损伤和偏头痛等疾病的发展中起作用。它还可以为开发新的治疗方法提供信息，以改善淋巴系统功能。此外，它还可以用于识别那些可能受益于这些新疗法的高风险患者。
这项研究是在2022年10月至2023年6月期间在华盛顿大学医学中心-蒙特莱克和佛罗里达大学进行的。共有35名参与者在佛罗里达进行了基准研究，另外14名参与者在西雅图进行了复制研究。所有参与者的年龄在56至66岁之间。
UW Medicine诊断成像科学中心的前主任、MRI物理学家Swati Rane Levendovszky也参与了该项目。她现在在堪萨斯大学医学中心工作。
“这项工作在定义淋巴系统功能障碍在阿尔茨海默病中的作用以及发现治疗它的方法方面具有重要意义，”应用认知公司的首席执行官Paul Dagum博士说。“我们的平台已经在早期临床试验中确定了一种有希望的药物候选物，可以改善淋巴系统的清除功能。”
Iliff的实验室研究淋巴系统及其在阿尔茨海默病和创伤性脑损伤等神经退行性疾病中的作用。
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