睡眠质量差的人比其他人更容易使大脑看起来比实际年龄老。这是卡洛琳斯卡研究所(Karolinska Institute)的一项综合研究得出的结果。体内炎症活动的增加可以部分解释这种相关性。
睡眠不佳与痴呆症有关,但目前还不清楚不健康的睡眠习惯是导致痴呆症发展的原因,还是痴呆症的早期症状。在一项新的研究中,卡罗林斯卡学院的研究人员调查了睡眠特征与大脑表观年龄之间的关系。研究对象包括英国生物库中的27500名中老年人,他们都接受了大脑磁共振成像(MRI)检查。研究人员利用机器学习,根据一千多个核磁共振成像大脑表型估计了大脑的生物年龄。
睡眠与大脑的关系
大脑在睡眠中发挥着核心作用,并在多个层面上影响着睡眠。作为内部时钟的丘脑上核位于下丘脑。它通过眼睛记录光线,从而控制我们的醒与睡的节奏,包括调节褪黑激素等荷尔蒙。与此同时,腺苷分子会在清醒时在大脑中积累,从而产生所谓的睡眠压力:腺苷越多,睡眠需求就越强烈。脑干中的网状激活系统使我们保持清醒,而下丘脑中的 VLPO 核则诱导睡眠。多种神经递质在其中发挥作用:GABA 促进放松和睡眠,5-羟色胺支持睡眠-觉醒节律,而奥曲肽使我们保持清醒–功能失调可导致嗜睡症。

睡眠不足会对大脑产生多种不同的影响,有时甚至是深远的影响。如果我们经常睡眠不足或睡眠质量差,大脑功能的微妙平衡就会失调。首先,记忆力和学习能力会受到影响。在睡眠中,信息会被处理并储存在长期记忆中:事实和运动技能在深度睡眠中,情感体验和创造性想法在快速眼动睡眠中。如果缺少了这种睡眠,新信息就更难保留,现有记忆也更难回忆。
情绪调节也会受到干扰。长期睡眠不足会增加易怒、焦虑和抑郁症状,因为大脑处理情绪和抑制应激反应的能力下降。此外,认知能力也会受到影响:注意力、注意力、解决问题的能力和反应时间都会下降。大脑工作效率降低,做出的决定更容易冲动或出错。另一个重要的方面是通过甘液系统对大脑进行 “净化”。在深度睡眠期间,β-淀粉样蛋白和 tau 蛋白等废物会被清除。如果我们长期睡眠不足,这些物质就会累积,从而增加患神经退行性疾病(如老年痴呆症)的风险。睡眠不足也会影响大脑结构本身:研究表明,长期睡眠不足与海马体(负责记忆)和前额叶皮质(负责决策和冲动控制)等区域的变化有关。
轻度炎症
该研究根据五项自我报告因素对参与者的睡眠质量进行了评估,这五项因素是:时间型(早睡或晚睡)、睡眠时间、失眠、打鼾和白天嗜睡。然后将他们分为三组:健康(≥4分)、中等(2-3分)或睡眠质量差(≤1分)。”领导这项研究的卡罗林斯卡学院神经生物学、护理科学与社会学系研究员阿比盖尔-多夫解释说:”健康睡眠分数每降低1分,大脑年龄与实际年龄之间的差异就会增加约6个月。”睡眠不好的人的大脑平均比实际年龄大一岁”。

可以解释这种联系的其他可能机制包括:对大脑废物处理系统的负面影响(该系统主要在睡眠期间活跃),或者睡眠不好会影响心血管健康,而心血管健康反过来又会对大脑产生负面影响。英国生物库的参与者比英国普通人群更健康,这可能会限制研究结果的普遍性。这项研究的另一个局限性是,研究结果是基于自我报告的睡眠数据。这项研究是与瑞典体育与健康科学学院、天津医科大学和中国四川大学的研究人员合作进行的。
大脑早衰的风险因素
通过利用机器学习从核磁共振成像扫描中估算人们的大脑年龄,伦敦大学洛杉矶分校研究人员领导的研究小组确定了大脑过早老化的几个风险因素。他们在《柳叶刀健康长寿》(The Lancet Healthy Longevity)杂志上报告说,他们发现,36岁时心血管健康状况较差的人预示着晚年脑龄较长,而男性的脑龄也往往比同龄女性大。
大脑年龄偏大与认知测试成绩稍差有关,而且还预示着随后两年大脑萎缩(萎缩)程度的增加,这表明它可能是认知能力下降或其他脑部疾病高危人群的一个重要临床标志。主要作者乔纳森-肖特教授(UCL痴呆症研究中心、UCL皇后广场神经病学研究所)说:”我们发现,尽管这项研究中所有人的实际年龄都非常接近,但计算机模型估算出的大脑年龄却存在很大差异。我们希望这项技术有朝一日能成为一种有用的工具,用于识别有加速衰老风险的人群,以便及早为他们提供有针对性的预防策略,改善他们的大脑健康状况。”研究人员应用一种成熟的基于核磁共振成像的机器学习模型来估算英国阿尔茨海默氏症研究中心(Alzheimer’s Research UK)资助、肖特教授领导的Insight-46研究参与者的大脑年龄。Insight-46研究的参与者来自1946年英国医学研究委员会全国健康与发展调查(NSHD)的出生队列。由于参与者终生都参加了这项研究,因此研究人员能够将他们目前的脑年龄与他们整个生命历程中的各种因素进行比较。参与者的年龄都在 69 岁到 72 岁之间,但他们的估计脑龄从 46 岁到 93 岁不等。

研究人员还发现,大脑年龄越大,血液中神经丝蛋白(NfL)水平越高。NfL水平升高被认为是神经损伤的结果,并逐渐被认为是神经变性的有用标志物。英国阿尔茨海默氏症研究中心研究主管萨拉-伊马里西奥(Sara Imarisio)博士说:”Insight 46研究有助于进一步了解影响人一生大脑健康的不同因素之间的复杂关系。这项研究的研究人员利用机器学习发现了进一步的证据,表明中年时心脏健康状况较差与晚年大脑萎缩有关。
其他不利因素
大脑过早衰老还可能受到其他风险因素的影响,这些因素通常会相互促进,例如,饮食起着决定性作用:高糖和高脂肪摄入、缺乏欧米伽-3 脂肪酸、维生素或抗氧化剂会促进大脑炎症,降低神经可塑性。缺乏锻炼也是有害的,因为体育锻炼可以改善大脑的血流量,刺激新神经细胞的生长,增强认知功能。
长期的压力和长时间的精神紧张会导致皮质醇分泌过多,从而损害海马体和前额叶皮质等特别敏感的脑区,损害记忆力、学习能力和情绪调节能力。此外,吸烟、过量饮酒和其他药物会增加神经元的毒性并促进炎症,从而增加认知能力下降和神经退行性疾病的风险,而社会因素和精神挑战不足也是一个原因:那些很少与人交往或几乎没有精神挑战的人,大脑受到的刺激较少,从而会降低认知能力。最后,空气污染或长期接触重金属和有毒化学物质等环境因素也会导致大脑发炎和受损。




