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睡眠有理,再添一記

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

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。

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Video Language:
English
Team:
TED
Project:
TEDTalks
Duration:
11:41

Chinese, Traditional subtitles

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