睡眠实际上是个悖论。表面上，在宁静的夜色下，睡眠看起来“风平浪静”，但实际上我们的脑完全不是在休眠，而是非常繁忙。为什么我们在休息时，脑活动反而如此活跃呢？现在，科学家发现，在我们睡觉的时候，脑细胞会产生一阵阵的电脉冲，它们累积成有节奏的波。这种脑波有助于在我们睡觉的时候将废物排出大脑。研究已于近日发表在《自然》上。
脑是我们最核心的器官之一，脑细胞协调着思想、感觉和身体运动，它们形成了对记忆至关重要的动态网络，控制着记忆的形成，让我们能够解决问题。但是，这些任务都不简单，它们会消耗大量能量。脑细胞就像马达一样需要“燃料”，要从饮食中摄取营养。同时，这个过程产生也会产生代谢废物，通常是一些蛋白质碎片，就好比在鱼缸中生活的鱼会把水弄脏。这就带来了另一个问题，脑必须配备一种“垃圾处理系统”来清理这些废物。
如果代谢废物累积，就可能导致神经退行性疾病，比如阿尔茨海默病。
科学家已经知道，睡眠时的脑会启动一个清洁过程，它就像一次软重启，能够清理掉清醒时积累下的废物和毒素。但是，脑的致密结构让“清洁”变得并不容易。这个过程可以大致总结为，包裹脑部的脑脊液会进入脑部，在错综复杂的细胞网中流动，并在这个过程里收集毒素和废物。在流出大脑时，包含废物的脑脊液必须先通过一道屏障，然后再流入硬膜（颅骨下包裹脑的外层组织）的淋巴管。
但是，是什么驱使这些液体进入、通过并流出脑的呢？研究人员在老鼠身上进行了实验。他们将探针插入老鼠的脑中，在神经元之间植入电极，并用麻醉剂诱导老鼠入睡。他们在研究熟睡老鼠的脑时发现，神经元通过一种协调的方式发射出电信号，在脑中产生有节奏的波来驱动清洁工作。也就是说，这些神经元就像一种微型的泵，发出的波能推动液体流过致密的脑组织，并在这个过程中清洁组织。
为了确定是不是神经元推动了液体的运动，团队利用基因工程对老鼠的特定脑区进行了“静音处理”，让这些区域的神经元无法产生有节奏的波。结果发现，如果神经元不再活跃，没有产生这些波，那么新鲜的脑脊液就无法流经这些脑区，滞留的废物也就无法排出脑组织。研究人员还注意到，正常老鼠的脑波会出现一定的波动，脑波模式在整个睡眠周期中会发生变化。他们猜想，振幅较大的脑波应该能以更大的力量推动液体。
这就好像我们洗碗一样。一开始，你可能会更大幅度地缓慢擦拭，主要清洁盘子上那些可溶的废物。接着，你会减小动作幅度并加快擦拭动作，想要清除盘子上那些牢牢粘住的残渣。尽管手部动作的幅度和节奏不一样，但目标都是一样的——清除盘子上的残渣。也许我们的脑也会根据垃圾的类型和数量来调整清洁方法。
睡觉的原因之一就是为了对脑进行清洁。科学家表示，如果能加强这一清洁过程，也许就能在减少睡眠时间的同时又保持健康。
毕竟，并不是每个人都能享受每晚8小时的睡眠，而睡眠不足又对许多人的健康都产生了负面影响，也许增强脑的清洁能力就能帮助那些失眠患者。研究人员现在也很有兴趣了解为什么神经元在睡眠时会发出不同节奏的脑电波，以及哪些脑区最容易堆积废物。如果能利用这个过程，或许就有可能延缓甚至预防那些神经系统疾病，比如阿尔茨海默病和帕金森病。