你的大脑全天候运转。即使在深度睡眠中，它仍在持续放电和自我重建，这些工作会产生大量代谢后的蛋白质废物，必须找到去处。
研究人员长期以来认为他们已经掌握了这些废物去向的完整地图。他们通过追踪携带垃圾的液体而非垃圾本身绘制了这张地图。一项新研究重新绘制了这张地图。
跟踪大脑废物排出路径
这项研究由位于旧金山的格莱斯顿研究所安德鲁·杨博士实验室主导。他的团队想要了解深藏于大脑内部的废物蛋白如何找到出路。
数十年来，科学家将染料注入脑脊液——这种清澈液体起到保护大脑的作用——观察其排出路径。
通过这种方式灌注系统会点亮所有可能的出口，而不仅仅是大脑实际使用的通道。这种方法虽有用但过于粗略。
"这些注入的示踪剂干扰了我们试图测量的系统本身，"杨博士表示。
解决方案是跟踪垃圾本身，而非携带它的液体。他的团队对小鼠的神经元——大脑的神经细胞——进行基因改造，使其产生一种名为ZsGreen的蛋白，这种蛋白会发出明亮的绿色荧光。
由于细胞自身产生标记物，团队得以将其作为废物进行追踪。这种发光蛋白出现在大脑外部组织——坚韧的脑膜、颅骨和鼻腔通道中。
重新绘制大脑出口地图
第一个意外发现是废物没有去向的地方。
十年前，一项里程碑式研究将源自大脑的分子追踪到颈部淋巴结，研究人员一直将这些淋巴结视为主要的排水通道。
追踪发光蛋白却讲述了不同的故事。极少部分到达颈部淋巴结。相反，大部分通过大脑坚韧的脑膜、颅骨和鼻腔通道排出。
这种差异证实了团队的怀疑：观察液体显示它可能流向何处；观察蛋白则显示它们实际去向何方。
研究人员首次能够直接比较这两者。
废物选择最近通道
第二个模式让团队更为震惊，这与地理位置有关。上脑产生的蛋白通过上部出口排出，而深层区域产生的蛋白则通过更靠近基部的通道离开。每个区域都有自己的专属出口。
研究人员将这一模式命名为"最近出口"模型。该项目的博士后研究员纳利尼·饶博士推测，这些内置通道可能随着年龄增长或疾病而崩溃，导致废物在不该积累的地方堆积。
如果这些路由指令被打乱，某些区域可能比其他区域更快失去排水功能。
这可能有助于解释为何阿尔茨海默病会严重损害某些区域而放过其他区域，尽管团队目前将这一想法视为假设。
大脑废物训练免疫系统
不同出口的清除速度各不相同。发光蛋白迅速通过脑膜和鼻腔通道排出，却在颅骨处滞留，缓慢排出且耗时更长。
当团队仔细观察大脑边界时，发现免疫细胞驻守在那里，抓住蛋白并在其通过时进行采样。颅骨附近的缓慢排出似乎并非浪费时间。
这种滞留接触可能让这些细胞有时间学习大脑蛋白并将其标记为"友好"而非入侵者。如果是这样，一些看似垃圾的物质在排出过程中实际上执行着安静的第二项任务。
"神经元不断泵出蛋白质，当这些蛋白质离开大脑时，其中一些可能有助于教育我们的免疫系统，"饶博士表示。
这一想法使大脑简单抛弃不需要物质的观念变得复杂。
疾病破坏大脑排水系统
疾病以两种相反方向改变了这一系统。
在患有急性严重炎症的小鼠中——类似于严重感染可能触发的情况——发光蛋白放弃了正常路径，直接泄漏到血液中。
在阿尔茨海默病小鼠模型中，故障则朝相反方向发展。
蛋白在大脑内部积聚且无法正常排出，形成有毒蛋白积累的典型堵塞。
一项综述发现，此类清除功能障碍在疾病早期就已出现。这些系统崩溃暗示了未来治疗可能的干预点。
如果医生能够靶向大脑边界组织，他们可能重新打开被疾病堵塞的排水通道，减缓有害蛋白的积累。
关于疾病的全新线索
在这项工作之前，没有人能够追踪大脑废物从产生它的细胞到最终离开所使用的路径。
现在有了实现这一目标的方法：首次直接观察大脑的自然废物处理系统。
该工具已经显示大脑根据位置对废物进行分类，并以不同速度清除。
一些即将排出的蛋白甚至可能帮助训练身体的免疫防御系统。杨博士团队现在想要了解衰老如何改变这些通路，以及睡眠是否有助于清洁大脑——正如先前研究建议的那样。
更大的收获是对清除功能为何失效的更清晰理解。
随着路径最终被绘制出来，研究人员现在可以探究老化的排水系统是否将衰老大脑推向疾病。
他们还可以调查脑肿瘤是否劫持这些出口以在不被免疫系统察觉的情况下溜走。
该研究已发表在《细胞》期刊上。
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