研究表明睡眠不足与阿尔茨海默病有关

睡眠不足与阿尔茨海默氏症和记忆丧失有关

右脑红色区域显示的有毒蛋白质-淀粉样蛋白的大量沉积与睡眠质量差有关,并可能为阿尔茨海默病铺平道路。左图显示的是一个得益于深度睡眠脑电波和β -淀粉样蛋白缺失的大脑。

加州大学伯克利分校最新发表的一项研究揭示了一条新的途径阿尔茨海默氏症疾病可能会导致晚年记忆力下降。

加州大学伯克利分校的科学家们已经发现了令人信服的证据,证明睡眠质量差——尤其是缺乏深度睡眠、恢复睡眠——是引发阿尔茨海默病的β -淀粉样蛋白攻击大脑长期记忆的通道。

“我们的发现揭示了阿尔茨海默病可能导致晚年记忆衰退的新途径,”该研究的资深作者、加州大学伯克利分校神经科学教授马修·沃克(Matthew Walker)说发表在《自然神经科学》杂志上

过量的淀粉样蛋白沉积是阿尔茨海默病病理的主要怀疑因素。阿尔茨海默病是一种由脑细胞的逐渐死亡引起的致命形式的痴呆症。婴儿潮一代前所未有的老龄化浪潮预计将使阿尔茨海默病成为世界上发展最快、最令人衰弱的公共健康问题之一。目前已有4000多万人被诊断患有阿尔茨海默病。

沃克说,研究结果带来的好消息是,睡眠质量差是可以治疗的,可以通过锻炼、行为疗法甚至是在睡眠期间放大脑电波的电刺激来改善。这种技术已经成功地应用于年轻人,以提高他们的夜间记忆。

“这一发现带来了希望,”沃克说。“睡眠可能成为一种新的治疗目标,可以对抗老年人甚至是痴呆症患者的记忆损伤。”


布莱斯·曼德(Bryce Mander)展示了2013年的一项研究是如何将睡眠质量差与记忆力减退联系起来的。

对大脑的强力净化

这项研究是由加州大学伯克利分校的神经科学家布莱斯·曼德(Bryce Mander)和阿尔茨海默病领域的权威专家威廉·贾古斯特(William Jagust)共同领导的。该团队已经获得了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的一项重要资助,用于进行纵向研究,以验证他们的假设,即睡眠是阿尔茨海默病的早期预警信号或生物标志物。

虽然这一领域的大多数研究依赖于动物实验对象,但这项最新研究有一个优势,即贾科斯特招募了人类实验对象。贾科斯特是加州大学伯克利分校海伦·威尔斯神经科学研究所、公共卫生学院和劳伦斯·伯克利国家实验室的联合教授。

贾古斯特说:“在过去几年里,睡眠、β -淀粉样蛋白、记忆和阿尔茨海默病之间的联系越来越紧密。”“我们的研究表明,这种β -淀粉样蛋白沉积可能会导致一个恶性循环,进一步扰乱睡眠,损害记忆。”

研究人员对26名未被诊断为痴呆症的老年人进行了大脑成像和其他诊断工具的有力结合,寻找睡眠不好、记忆力差和β -淀粉样蛋白毒性积累之间的联系。

“我们收集的数据表明,两者之间存在因果关系,”该研究的第一作者、沃克领导的睡眠和神经成像实验室的博士后研究员曼德说。“如果我们通过干预来改善睡眠,也许我们可以打破这条因果链。”

在阿尔茨海默氏症患者和报告睡眠障碍的人身上都发现了β -淀粉样蛋白的积累。此外,罗切斯特大学(University of Rochester) 2013年的一项研究发现,在非快速眼动(non-REM)睡眠期间,老鼠的脑细胞会收缩,为脑脊液腾出空间,以清除beta淀粉样蛋白等有毒代谢物。

沃克说:“睡眠有助于在夜间冲走有毒蛋白质,防止它们积聚并潜在地破坏脑细胞。”“它为大脑提供了一种能量净化。”

具体来说,研究人员观察了大脑内侧额叶中β -淀粉样蛋白的数量是如何损害深度非快速眼动睡眠的,而深度非快速眼动睡眠是我们保持和巩固基于事实的记忆所需要的。

在之前的一项研究中,Mander, Jagust和Walker发现,在非快速眼动睡眠期间产生的强大的脑电波在将记忆从海马体(支持信息的短期存储)转移到额叶皮层的长期存储中起着关键作用。对于老年人来说,大脑额叶区域的退化与睡眠质量差有关。

在这项最新的研究中,研究人员使用正电子发射断层扫描(PET)来测量大脑中β -淀粉样蛋白的积累;功能磁共振成像(fMRI)测量记忆任务期间的大脑活动;测量睡眠时脑电波的脑电图仪;以及分析所有数据的统计模型。

“恶性循环”

这项研究对26名年龄在65岁至81岁之间的老年人进行了研究,他们没有显示出痴呆或其他神经退行性疾病、睡眠或精神疾病的现有证据。首先,他们每个人都接受了PET扫描,以测量大脑中-淀粉样蛋白的水平,之后他们被要求记忆120对单词,然后测试他们对其中一部分单词的记忆程度。

研究参与者随后睡了8个小时,在此期间,脑电图描记器测量了他们的脑电波。第二天早上,当他们回忆剩下的单词对时,用fMRI扫描他们的大脑。在这一点上,研究人员跟踪了海马体的活动,记忆在转移到前额皮质之前暂时存储在那里。

沃克说:“睡个好觉后,你记得的越多,你对海马体的依赖就越少,对大脑皮层的使用就越多。”“这相当于从电脑硬盘的安全存储站点检索文件,而不是从u盘的临时存储站点检索文件。”

总的来说,结果表明,研究参与者的β-淀粉样蛋白水平最高的内侧额叶皮质最贫穷的睡眠质量,因此,最糟糕的记忆测试执行的第二天早上,一些遗忘他们记住了一半以上的信息。

沃克说:“大脑某些部位的-淀粉样蛋白越多,深度睡眠就越少,因此,你的记忆力就越差。”“此外,深度睡眠越少,清除这种坏蛋白质的效率就越低。这是一个恶性循环。

“但我们还不知道这两个因素中的哪一个——糟糕的睡眠还是糟糕的蛋白质——开始了这个循环。”哪根手指会弹开第一张多米诺骨牌,引发连锁反应?”沃克说。

这是研究人员在未来五年追踪一组新的老年人时将要确定的。

曼德说:“这是一条将阿尔茨海默病与记忆丧失联系起来的新途径,这是一条重要的途径,因为我们可以对此做些什么。”

该研究的其他合著者和研究人员包括加州大学伯克利分校的肖恩·马克斯(Shawn Marks)、雅各布·沃格尔(Jacob Vogel)、贾里德·萨莱丁(Jared Saletin)和维克拉姆·拉奥(Vikram Rao),加州太平洋医学中心的布兰登·卢(Brandon Lu)和加州大学圣地亚哥分校的索尼娅·安科利-以色列(Sonia Ancoli-Israel)。这项研究是由美国国家老龄化研究所资助的。

出版: Bryce A Mander等人,“β-淀粉样蛋白破坏人类NREM慢波和相关海马依赖记忆巩固”,《自然神经科学》(2015);doi: 10.1038 / nn.4035

图片来源:Bryce Mander和Matthew Walker

1评论“研究表明睡眠不足与阿尔茨海默病有关”

  1. 沃克说:“睡个好觉后,你记得的越多,你对海马体的依赖就越少,对大脑皮层的使用就越多。”这相当于从你电脑硬盘的安全存储站点检索文件,而不是从u盘的临时存储。

    问:这是学生真正学习的区别吗?还是只是记忆一串信息,其中大部分在考试后很快就会忘记?

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