麻省总医院布里格姆医疗系统（Mass General Brigham）的一项新研究利用下一代成像技术发现，当大脑进入睡眠状态时，其活动呈现协调转变。研究指出，在非快速眼动（NREM）睡眠期间，处理运动和感官输入的脑区保持活跃并持续消耗能量，而涉及思维、记忆和白日梦的区域则活动减弱、能耗降低。相关成果已发表于《自然·通讯》。
该研究通讯作者、麻省总医院（麻省总医院布里格姆医疗系统的创始成员）Athinoula A. Martinos生物医学成像中心助理研究员陈静媛博士表示：“这项研究有助于解释大脑如何在睡眠期间意识逐渐消失的情况下仍对外界保持响应。通过揭示睡眠期间脑活动、能量使用和血流的相互作用，这些发现以及我们使用的成像工具为神经和睡眠相关疾病的机制提供了新见解。”
人体每晚会多次经历两种睡眠状态的循环：非快速眼动（NREM）和快速眼动（REM）睡眠。NREM是深度恢复性睡眠阶段，在身体健康、脑功能和疾病预防中起关键作用。然而，其许多潜在过程及对长期健康的影响仍不甚了解。先前研究表明，NREM有助于清除大脑中的废物。
研究人员采用新型三模态EEG-PET-MRI技术，该技术结合脑电图（EEG）监测脑活动、功能性磁共振成像（fMRI）分析血流，以及功能性正电子发射断层扫描（fPET）-FDG追踪葡萄糖代谢动态，对23名健康成年人在短暂午后睡眠期间的大脑活动进行了观测。
研究发现，随着睡眠加深，整体能量消耗和代谢水平下降，而血流动态性增强，尤其在保持相对活跃的感官区域。与此同时，高级认知网络活动减弱，脑脊液流动显著增加。这些现象共同支持了睡眠兼具双重功能的理论：一方面清除大脑代谢废物，另一方面维持对可能触发觉醒的感官线索的敏感性。
研究团队指出，未来工作需纳入更大规模、更多元化的人群样本，并收集更长周期的深度睡眠数据。研究人员还计划开发更精确的脑代谢测量方法，以优化睡眠阶段的区分精度。
参考文献：Chen JE, Lewis LD, Coursey SE 等. 同时进行的EEG-PET-MRI识别出清醒和NREM睡眠期间时空耦合且空间结构化的脑动态. Nat Commun. 2025;16(1):8887.
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