睡眠有理,再添一記
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0:01 - 0:02睡眠
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0:02 - 0:05用掉我們生命整整 1/3 的時間。
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0:05 - 0:09但是有誰真正了解睡眠呢?
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0:09 - 0:11兩千年前,蓋倫,
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0:11 - 0:14古代數一數二的醫學專家,
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0:14 - 0:16認為我們醒著的時候
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0:16 - 0:20大腦的動力—腦汁,
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0:20 - 0:22會流出腦外,流到全身各部位
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0:22 - 0:24活絡全身,
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0:24 - 0:26但是讓大腦枯竭。
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0:26 - 0:28蓋倫認為當我們睡著,
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0:28 - 0:30身體的汁液
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0:30 - 0:32會流灌回大腦,
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0:32 - 0:34重新濕潤大腦,
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0:34 - 0:36使大腦甦活。
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0:36 - 0:39現在我們覺得這個看法很荒唐,
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0:39 - 0:42但蓋倫只是想解釋睡眠現象,
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0:42 - 0:45是我們每天都在面對的。
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0:45 - 0:47我們憑經驗都知道
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0:47 - 0:50睡眠會清理我們的頭腦。
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0:50 - 0:51不睡覺,
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0:51 - 0:54頭腦會變得昏昏沉沉。
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0:54 - 0:57我們現在雖然更認識睡眠,
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0:57 - 0:59比蓋倫的時代更了解,
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0:59 - 1:00但是我們還是搞不懂
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1:00 - 1:02為什麼所有人體活動中,
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1:02 - 1:07睡眠獨具這種奇妙的修復大腦功能。
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1:07 - 1:10所以今天我要分享最新研究
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1:10 - 1:12提供的可能答案。
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1:12 - 1:16我們發現,睡眠可能是
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1:16 - 1:18一種精密的設計,
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1:18 - 1:21用來滿足大腦某些最基本的需求。
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1:21 - 1:22大腦用這種獨特的方式
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1:22 - 1:25來應付本身的高度需求和不容差錯,
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1:25 - 1:30這些特性使大腦和其他器官截然不同。
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1:30 - 1:33我們觀察到的幾乎所有生物現象
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1:33 - 1:36都可以看成是一連串的問題
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1:36 - 1:38和相對的解決方法。
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1:38 - 1:41而所有器官都必須解決的頭號問題是
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1:41 - 1:43如何源源不絕的供應營養素
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1:43 - 1:46以提供身體細胞所需。
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1:46 - 1:48對大腦而言,這更是至關重要。
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1:48 - 1:50大腦密集強烈的電子活動
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1:50 - 1:53耗用全身能量的 1/4,
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1:53 - 1:55雖然大腦只占
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1:55 - 1:58全身質量的 2%。
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1:58 - 2:00循環系統
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2:00 - 2:02負責解決輸送營養的問題,
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2:02 - 2:05利用血管傳送營養素和氧氣
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2:05 - 2:08到全身每一個部位。
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2:08 - 2:11你可以從這個影片看到
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2:11 - 2:15這是一隻活體老鼠的大腦血管影像。
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2:15 - 2:18這些血管形成複雜的網絡
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2:18 - 2:20充滿整個大腦,
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2:20 - 2:22從大腦的表層
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2:22 - 2:25一直深入到組織本身。
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2:25 - 2:29隨著血管延伸,供應營養素和氧氣
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2:29 - 2:32給大腦裡面每一個細胞。
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2:33 - 2:34接著,
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2:34 - 2:38就像每個細胞都需要養分才能生存,
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2:38 - 2:41所有細胞也都會產生副產品—廢物。
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2:41 - 2:43要怎麼清理這些廢物
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2:43 - 2:47是每個器官都要解決的第二個問題。
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2:48 - 2:50這是人體的淋巴系統。
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2:50 - 2:53經過演化,現在負責清除身體的廢物。
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2:53 - 2:56淋巴系統是第二套循環系統,
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2:56 - 2:58網絡遍佈全身。
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2:58 - 3:01它會帶走細胞之間的蛋白質和其他廢物,
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3:01 - 3:04收集起來,排到血液裡,
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3:04 - 3:07藉此把廢物清除。
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3:07 - 3:08可是如果你仔細看這張圖,
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3:08 - 3:12會發現很奇怪的地方。
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3:12 - 3:15我們如果把頭部放大來看,
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3:15 - 3:17你會發現
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3:17 - 3:21大腦裡面沒有淋巴管。
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3:21 - 3:24但是這樣不合理,對吧?
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3:24 - 3:28大腦明明是非常活躍的器官,
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3:28 - 3:30每天製造非常大量的廢物,
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3:30 - 3:33必須有效地清除。
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3:33 - 3:35可是大腦卻沒有淋巴管,
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3:35 - 3:39這表示身體其他器官清理廢物的方法
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3:39 - 3:42並不適用於大腦。
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3:42 - 3:45那麼,大腦究竟要怎麼解決
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3:45 - 3:46廢物清理的問題?
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3:46 - 3:50這個看似很普通的問題
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3:50 - 3:53引發我們團隊開始深入研究。
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3:53 - 3:55我們發現,
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3:55 - 3:58當我們探進大腦的深層,
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3:58 - 4:01來到神經元和血管之間,
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4:01 - 4:05我們發現大腦清理廢物的方法
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4:05 - 4:07超乎我們的想像。
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4:07 - 4:10實在太天才了,
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4:10 - 4:12也非常美。
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4:13 - 4:15我來說明一下。
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4:15 - 4:17大腦有一個很大的「水池」,
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4:17 - 4:21裡面充滿乾淨、透明的液體,
叫做「腦脊髓液」, -
4:21 - 4:22簡稱 CSF。
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4:22 - 4:26腦脊髓液充滿大腦周圍的空間,
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4:26 - 4:28廢物會從大腦裡面
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4:28 - 4:30排出到腦脊髓液,
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4:30 - 4:33然後跟著腦脊髓液一起流到血液裡。
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4:33 - 4:37原理聽起來有點像淋巴系統,對吧?
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4:37 - 4:38但是特別的是,
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4:38 - 4:41大腦裡面的液體和廢物
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4:41 - 4:46並不是隨便滲透到腦脊髓液裡,
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4:46 - 4:50而是有一個專門的「打水系統」
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4:50 - 4:54來指揮、促進這個過程。
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4:54 - 4:56你可以從這些影片裡看到
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4:56 - 5:00這些也是活體老鼠大腦的影像。
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5:00 - 5:04左邊是大腦表層的活動,
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5:04 - 5:06右邊是大腦表層下面
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5:06 - 5:10組織裡面的活動。
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5:10 - 5:12我們把血管標成紅色,
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5:12 - 5:16大腦周圍的腦脊髓液會標綠色。
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5:16 - 5:18我們很驚訝地發現,
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5:18 - 5:21大腦周圍的腦脊髓液
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5:21 - 5:24沒有留在外面,
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5:24 - 5:29而是被打回大腦裡面,穿透進去,
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5:29 - 5:32發生在沿著血管外緣的地方。
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5:32 - 5:36當血管旁邊的腦脊髓液,沖進大腦裡,
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5:36 - 5:40其實是在幫忙清除
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5:40 - 5:44腦細胞間的空隙裡的廢物。
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5:44 - 5:46你仔細想,就會知道
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5:46 - 5:50像這樣利用血管外緣
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5:50 - 5:52是很聰明的設計。
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5:52 - 5:57因為大腦是包在堅硬的腦殼裡,
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5:57 - 5:59裡面裝滿了腦細胞,
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5:59 - 6:03沒辦法再塞進一整組
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6:03 - 6:05像淋巴系統那樣的管路。
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6:05 - 6:06而腦中的血管
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6:06 - 6:08從大腦的表面
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6:08 - 6:11一直擴散深入,到最裡面的每一個細胞。
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6:11 - 6:12這表示
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6:12 - 6:15這些沿著血管外緣跑的液體,
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6:15 - 6:19可以很容易跟著進到整顆大腦。
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6:19 - 6:21所以,就是透過這個聰明的設計
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6:21 - 6:25叫大腦血管多做一件事,
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6:25 - 6:31負責淋巴管該做的工作,取而代之,
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6:31 - 6:34這樣就不需要淋巴管了。
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6:34 - 6:35最奇妙的是,
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6:35 - 6:38身體其他器官,都沒有用這種方式
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6:38 - 6:41清除細胞之間的廢物。
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6:41 - 6:45這是大腦特有的方法。
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6:46 - 6:49我們最驚人的發現是,
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6:49 - 6:51大腦這整個設計,
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6:51 - 6:53我剛才講的所有過程,
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6:53 - 6:56這些腦脊髓液滲透大腦
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6:56 - 7:00只發生在我們睡著的時候。
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7:01 - 7:02左邊的影片
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7:02 - 7:04可以看出有多少腦脊髓液流進大腦,
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7:04 - 7:08這是活體老鼠醒著時候的大腦。
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7:08 - 7:10幾乎沒有滲透。
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7:10 - 7:11但是同樣這隻老鼠,
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7:11 - 7:15如果我們等一下,等牠睡著,
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7:15 - 7:17就會看到腦脊髓液
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7:17 - 7:20大量湧進腦裡。
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7:20 - 7:21我們也發現
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7:21 - 7:25大腦睡著的同時,
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7:25 - 7:27腦細胞似乎會縮小,
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7:27 - 7:29使細胞之間的空隙變大,
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7:29 - 7:31開路讓液體流過
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7:31 - 7:34把廢物帶走。
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7:34 - 7:35這麼說,
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7:35 - 7:38蓋倫很可能看出一些端倪,
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7:38 - 7:41他說腦汁會在人睡著時
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7:41 - 7:43沖進大腦。
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7:43 - 7:47我們的研究在蓋倫兩千年以後
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7:47 - 7:48發現,
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7:48 - 7:51大腦醒著
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7:51 - 7:53而且最忙的時候,
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7:53 - 7:55會把清理工作暫時擱著,
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7:55 - 7:58暫時先不管細胞間囤積的廢物。
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7:58 - 8:00等我們睡著了,
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8:00 - 8:03大腦比較沒那麼忙,
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8:03 - 8:05就會啟動清除模式
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8:05 - 8:07開始倒垃圾,
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8:07 - 8:08打掃細胞之間的空間,
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8:08 - 8:11清除堆積了一整天的廢物。
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8:11 - 8:13所以其實有點像你跟我
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8:13 - 8:16週間不打掃家裡,
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8:16 - 8:18因為太忙沒時間打掃。
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8:18 - 8:21堆積如山後,再來個大掃除,
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8:21 - 8:24利用週末打掃乾淨。
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8:24 - 8:27我剛講了很多廢物清除,
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8:27 - 8:29但是還沒有說明
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8:29 - 8:33大腦要利用睡眠時,清除哪些廢物,
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8:33 - 8:35才能維繫健康。
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8:35 - 8:37近期研究關注的大腦廢物
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8:37 - 8:39是乙型澱粉樣蛋白。
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8:39 - 8:42這是大腦中不斷產生的一種蛋白質。
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8:42 - 8:44我的大腦正在產生乙型澱粉樣蛋白,
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8:44 - 8:46你的大腦也是。
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8:46 - 8:48但是阿茲海默症的病患,
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8:48 - 8:51乙型澱粉樣蛋白會不斷增加、聚集,
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8:51 - 8:53囤積在大腦細胞之間的空隙,
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8:53 - 8:56無法正常清除。
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8:56 - 8:58這種乙型澱粉樣蛋白的累積
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8:58 - 9:03被認為是發展阿茲海默症的
關鍵步驟之一。 -
9:03 - 9:07於是我們測量大腦清除它的速度,
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9:07 - 9:09比較大腦清醒和睡著兩種狀況。
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9:09 - 9:11我們發現,果然,
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9:11 - 9:13乙型澱粉樣蛋白的清除,
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9:13 - 9:18在大腦睡覺時,比清醒時快很多。
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9:18 - 9:19所以,睡眠就是
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9:19 - 9:24大腦用來清除廢物的方法。
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9:24 - 9:27那麼,這可能大大改變我們如何看待
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9:27 - 9:31睡眠、乙型澱粉樣蛋白,
和阿茲海默症的關係。 -
9:31 - 9:34一連串的近期臨床研究指出,
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9:34 - 9:38未罹患阿茲海默症的病人當中,
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9:38 - 9:41睡眠品質變差,或者睡眠時間變少
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9:41 - 9:45都跟腦中囤積大量
乙型澱粉樣蛋白相關。 -
9:46 - 9:48雖然我必須提醒大家,
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9:48 - 9:50這些研究並沒有證明
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9:50 - 9:54睡眠不足或不良會導致阿茲海默症,
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9:54 - 9:56但確實有發現,
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9:56 - 9:59大腦如果不能保持清潔、
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9:59 - 10:01清除乙型澱粉樣蛋白等各種廢物,
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10:01 - 10:06可能導致像阿茲海默症這樣的疾病。
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10:07 - 10:09所以,這項新研究告訴我們的,
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10:09 - 10:12也就是各位都已經知道的
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10:12 - 10:13睡眠的作用。
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10:13 - 10:15連蓋倫都有發現的,
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10:15 - 10:19就是睡眠會更新、清理大腦這件事,
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10:19 - 10:22可能就是我們為什麼要睡覺的主因。
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10:22 - 10:26你跟我,我們每天晚上睡覺。
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10:26 - 10:27可是我們的大腦
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10:27 - 10:28從來不休息。
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10:28 - 10:30我們的身體躺著不動,
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10:30 - 10:33思緒飄去神遊夢境時,
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10:33 - 10:37大腦的精密儀器悄悄地努力工作
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10:37 - 10:39清潔、維修
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10:39 - 10:42這部複雜到難以想像的機器。
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10:42 - 10:43這就像清掃家裡一樣,
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10:43 - 10:46是份骯髒又沒人感激你的工作,
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10:46 - 10:48但是卻非常重要。
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10:48 - 10:52在你家,如果一個月不清掃廚房,
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10:52 - 10:57很快就會髒亂得住不下去。
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10:57 - 10:58但是在大腦裡,
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10:58 - 11:00積垢不除的後果
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11:00 - 11:04可能遠超過流理台骯髒的尷尬。
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11:04 - 11:07因為大腦的清潔
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11:07 - 11:12攸關全身、心的健康和功能。
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11:12 - 11:14這是為什麼現在了解
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11:14 - 11:19大腦的這些基本清潔排毒功能,
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11:19 - 11:25可能攸關未來精神疾病的預防與治療。
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11:25 - 11:26謝謝!
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11:26 - 11:29(觀眾掌聲)
- Title:
- 睡眠有理,再添一記
- Speaker:
- 傑夫.伊禮夫
- Description:
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大腦耗用身體全部能量的 1/4,卻只占全身質量的 2%。那麼,這個獨特的器官如何接收和—或許更重要的是—清除重要的營養素?最新研究發現,這跟睡眠有關。
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 11:41
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