大脑如何清除废物？它依赖于一个被称为淋巴系统的特殊排水网络。科学家们一直在努力了解这一系统的运作方式，在此过程中，他们将脑成像技术推向了新的极限。
显微镜图像显示大脑外层保护层（称为硬脑膜）中的淋巴管（红色）。这些血管形成了丰富而复杂的网络，有助于从大脑中排出废物。图片来源：南卡罗来纳医科大学，Onder Albayram博士
南卡罗来纳医科大学(MUSC)的研究人员在《iScience》杂志上发表的一项新研究，首次在人类身上提供了这一系统中先前未知的控制点的直接证据。这个结构是中脑膜动脉(MMA)，现在看来它在大脑清除液体和废物的过程中起着关键作用。
实时MRI揭示大脑液体流动
由Onder Albayram博士领导的研究团队使用了通过NASA合作获得的先进实时MRI工具。这些成像技术最初是为了研究太空飞行如何改变大脑中的液体运动而设计的。
利用这项技术，研究团队在六个小时内监测了五名健康个体中沿着中脑膜动脉流动的脑脊液和组织液。他们的观察结果令人意外。这些液体缓慢而稳定地流动，与快速动态流动的血液不同。这种较慢的流动模式表明，该液体属于淋巴系统而非循环系统。
"我们观察到的流动模式与动脉中的血液流动不同；它更缓慢，更像是排水，这表明这种血管是大脑清洁系统的一部分，"MUSC病理学和实验室医学系的副教授Albayram说道。
重新思考大脑与身体的连接
大脑和脊髓被被称为脑膜的多层膜所保护。多年来，科学家们认为这些膜将大脑与身体的免疫系统和淋巴系统分隔开来。在过去十年中，这一观点发生了显著变化。
Albayram多年来一直在研究脑膜内的淋巴管。他的研究表明，这些血管充当通道，将废物从大脑带走并进入身体更广泛的淋巴网络，从而将其清除。
了解液体如何在大脑和身体其他部分之间移动至关重要。这可能帮助研究人员开发出更好的方法来预防和治疗神经和精神疾病。
成像确认真正的淋巴通路
正如2022年《自然通讯》(Nature Communications)杂志报道的那样，Albayram之前曾帮助可视化人类的脑膜淋巴管。在这项新工作中，研究团队捕捉到了大脑淋巴结构深处的实时液体流动。
为了验证他们的发现，研究人员还使用超高分辨率成像技术检查了人类脑组织。在与康奈尔大学科学家的合作中，他们使用了一种可以同时观察多种细胞类型的方法。
这种详细分析显示，中脑膜动脉周围的区域含有通常在淋巴管中发现的细胞。这些是负责清除全身废物的相同类型的结构。
成像和组织数据共同证实，MRI上观察到的缓慢流动的液体是通过淋巴管而非血管传输的，直接将扫描结果与生物学证据联系起来。
为什么研究健康大脑很重要
这项研究的一个关键特点是首先关注健康人群的研究，而不是从动物模型开始。这种方法使科学家能够建立系统在正常条件下如何运作的清晰基线。
这一基线对于识别疾病中的变化至关重要。例如，这种排水系统的紊乱可能在创伤性脑损伤后或神经退行性疾病中发挥作用。
对阿尔茨海默病和脑部疾病的影响
这一发现可能具有深远的影响。它可能帮助科学家更好地理解衰老、大脑炎症、损伤、阿尔茨海默病和精神疾病。
Albayram已经在这些发现的基础上，研究这种排水系统在神经退行性疾病患者中的表现。长期目标是改进早期诊断，开发预防策略并创造更有效的治疗方法。
"脑研究中的一个主要挑战是我们仍然不完全了解健康大脑如何运作和衰老，"Albayram说道。"一旦我们理解了'正常'是什么样子，我们就能识别疾病的早期迹象并设计更好的治疗方法。"
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