睡眠不足后难以集中注意力的经历人人都有，而新研究揭示了这种状态出现时大脑内部的变化机制。根据10月29日发表在《自然·神经科学》期刊的研究，当人通宵后出现注意力涣散时，大脑会冲刷环绕脑部与脊髓的脑脊液（CSF）——这是大脑废物处理系统的重要组成部分；而当人重新集中注意力时，这些脑脊液又会回流至大脑。
该研究还发现，此类疲劳诱发的注意力失效伴随血流量和瞳孔尺寸的剧烈变化。此前学界并不知晓这些生理反应会在大脑因疲惫"走神"时协同运作。麻省理工学院神经科学副教授、研究共同作者劳拉·刘易斯向《Live Science》表示："我们同步测量了大脑的多维度信息，发现这些看似独立的现象实则协同变化。"
睡眠对维持大脑健康至关重要，专家建议成人每晚应保证7至9小时睡眠。睡眠不足会损害身心健康并削弱注意力，但学界对睡眠剥夺引发注意力障碍的神经机制仍不明确。
研究团队招募了19至40岁的26名健康志愿者（其中19名女性），所有人分两次参与实验（间隔约10天）：充分休息组与睡眠剥夺组。半数参与者先进行休息状态测试，其余则先经历睡眠剥夺。充分休息者在家睡眠6.5至9小时，而睡眠剥夺者则在实验室通宵保持清醒。次日清晨实验前，研究人员为参与者佩戴脑电图（EEG）电极帽记录脑波，同时进行功能性磁共振成像（fMRI）扫描以观测脑部血流与脑脊液流动模式，并使用眼动仪监测瞳孔尺寸。
参与者随后完成视听注意力测试：在看见图像或听见声音时立即按键响应。此外，研究人员还采集了25分钟静息状态下的基础脑活动数据。
正如预期，疲惫状态下参与者对刺激的反应时间延长且漏判增多。但团队惊讶地发现，睡眠剥夺者脑内出现巨大的脑脊液脉冲，同时伴有慢波脑电活动——这两种现象通常仅出现在非快速眼动睡眠阶段。具体而言，其模式类似于人类从非快速眼动睡眠N1期向N2期过渡时的状态。"这种规模的脑脊液流动此前仅在睡眠中观察到，"刘易斯指出。
脑脊液流动与瞳孔尺寸紧密关联：大量内流紧随瞳孔扩张之后，外流则发生在瞳孔收缩之后。在睡眠剥夺者中，这种关联更为显著，表明人体循环系统可能支撑着这种耦合机制。脑脊液流动还与任务中注意力涣散的时间点高度吻合。
麻省理工学院计算神经科学家、研究第一作者杨子农向《Live Science》解释："当出现注意力失效时，脑脊液被冲出大脑；而当你重获注意力、重新对刺激产生反应时，脑脊液又回流至大脑。"刘易斯补充道："我们通常不会认为——关注外界的能力与大脑基础液体运动在时间上如此紧密锁定。"
研究人员认为，观测到的脑活动模式可能反映睡眠剥夺的大脑正在向睡眠状态过渡，但此时人仍处于清醒状态。注意力涣散标志着睡眠样脑活动的开始，但在真正入睡前被中断。
不过刘易斯指出，目前尚不清楚血流量剧烈变化的功能性原因。作者表示，未来研究可探索这些模式是否影响大脑有毒代谢废物的清除效率。
未参与该研究的新加坡国立大学睡眠与认知中心主任迈克尔·奇评价："这是令人印象深刻的生理学研究。"他认为自主神经系统（控制无意识生理功能）驱动着这些信号，并强调："重大启示在于——我们忽视的这个基础自主神经系统，实际上正协调着最显著的信号变化、瞳孔变化、脑电波变化和血氧水平依赖信号变化。"
但奇也指出，参与者经历了24小时睡眠剥夺，而普通人失眠通常仅损失数小时睡眠。"这是强烈的干预，"他说，"因此效应会被放大。"他补充道，研究睡眠障碍患者的脑部变化可能为新疗法提供靶点。
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