脑脊液(CSF)信号和流动性特征使用CSF-STREAM技术。a,b，使用非运动敏感参考扫描测量的中脑动脉(MCA)周围蛛网膜下腔(SAS)中的脑脊液信号(a)，以及一位代表性个体中穿透血管周围血管周围间隙(PVS)中的脑脊液信号(b)。c,d，中脑动脉周围蛛网膜下腔中脑脊液流动的主要方向(c)，包括一个分支的放大区域，以及穿透血管周围血管周围间隙中的脑脊液流动方向(d)；c,d来自与a和b相同的感兴趣区域(ROIs)。线条颜色反映了脑脊液流动的方向：红色表示从左到右的方向，绿色表示前-后方向，蓝色表示头-脚方向。e,f，一位代表性个体的脑脊液流动性图(单位mm²/s)(e)和FA图的体积渲染(f)。来源：Hirschler等人，《自然神经科学》，2025年。
脑脊液(CSF)是一种清澈的水样液体，流经大脑和脊髓内部及周围。其功能包括保护神经系统部分、输送营养物质和清除代谢废物。
包括阿尔茨海默病在内的一些神经系统疾病与大脑中蛋白质的异常积聚有关，这可能导致神经元损伤。这种蛋白质的积聚可能与特定脑区中脑脊液流动的变化相关联。
莱顿大学医学中心、阿姆斯特丹大学和德国神经退行性疾病中心(DZNE)的研究人员最近开发了一种研究脑脊液运动的新方法，该方法基于广泛使用的成像技术磁共振成像(MRI)。
这种方法在《自然神经科学》杂志上发表的一篇论文中进行了概述，使研究人员能够揭示与血管壁中淀粉样蛋白积聚相关的脑脊液流动性模式，这种情况被称为脑淀粉样血管病(CAA)。
"由于大多数研究脑清除系统的现有技术都是侵入性的或分辨率较低，我们希望开发一种非侵入性技术，能够在整个人脑中以高空间分辨率成像脑脊液的运动方式，"该论文的高级作者Matthias van Osch和第一作者Lydiane Hirschler分别向Medical Xpress表示。
"一位开发研究脑清除驱动力的模拟方法的访问研究人员将我们引向了脑清除这一课题。然后我们发现没有适当的非侵入性序列可用。"
探索脑液动力学的新工具
van Osch、Hirschler及其同事开发的这种新成像技术使科学家能够详细观察脑脊液的运动，包括深入大脑内部并靠近许多有毒蛋白质产生位置的微小血管周围的脑脊液运动。他们的方法首先分离脑脊液信号，然后在大脑不同区域编码其运动。
"由于脑清除系统依赖于沿着血管运行的脑脊液通道，在运动编码之前将脑脊液信号与缓慢移动的血液信号分离至关重要，"van Osch和Hirschler解释道。
"这确保了测量的动态真正反映了脑脊液流动而不是血液流动。此外，我们的方法采用高空间分辨率读出，使我们能够详细可视化清除通路。"
为了收集高空间分辨率的图像，研究人员使用了超高场(7特斯拉)MRI。在初步测试中，这种新方法表现得非常出色。然而，要实现高空间分辨率，需要相对较长的扫描时间，范围在30至40分钟之间。
"我们可以使用先进的重建技术来缩短扫描时间，这是我们目前正在追求的研究方向，"作者表示。
穿透血管周围血管周围间隙中不同驱动力下的脑脊液流动性变化。来源：《自然神经科学》(2025年)。
推进各种疾病的治疗研究
作为近期研究的一部分，van Osch、Hirschler及其同事使用他们的基于MRI的方法来绘制一组健康志愿者脑中脑脊液的运动情况。然后，他们还扫描了一组被诊断患有CAA的患者，以比较脑脊液在他们大脑中的血管周围运动方式与在没有这种状况的个体大脑中相同血管周围的运动方式。
有趣的是，他们发现CAA患者的脑脊液运动方式不同，遵循特定模式。这支持了脑脊液流动性受损与特定蛋白质不希望的积聚相关的假说。
"我们相信我们的技术代表了对人类脑脊液介导的脑清除系统进行非侵入性研究的重大进步，"van Osch和Hirschler表示。"它为详细研究这一系统打开了一个新的窗口，重要的是，使检查更大队列和患者群体成为可能。"
利用他们新引入的方法，研究人员已经获得了一些有趣的见解。首先，他们发现心动周期是大脑较大区域中脑脊液运动的关键驱动力。
研究还表明，增强血管的缓慢搏动（即血管运动）可以增强脑脊液流动性。"我们还观察到，在白质中沿穿透血管的较小脑脊液空间中，呼吸和血管运动与心动周期一样成为同等重要的驱动力，"van Osch和Hirschler表示。
"此外，在脑淀粉样血管病中，我们测量到大脑深处的脑脊液流动性得到保留，同时中脑动脉周围的脑脊液流动性增强。"
这项最新研究介绍了一种非常有前景的方法，可以高精度研究人类大脑中脑脊液的运动，而不依赖于侵入性、基于对比剂的程序。
未来，研究人员开发的技术可用于研究其他神经系统疾病（包括神经退行性疾病和睡眠障碍）背景下的脑脊液流动性。这反过来可能有助于开发针对这些疾病的新治疗干预措施和治疗方法。
"我们目前正在研究脑脊液流动性在睡眠期间以及神经退行性疾病患者中的变化情况，"作者补充道。
"通过探索这些动态，我们旨在更好地理解脑脊液运动变化如何与大脑中的废物清除相关，以及这些过程在疾病中可能如何被破坏。"
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