科学家通过磁共振成像（MRI）技术，首次观察到人脑中存在一条能够清除脑内废物的液体通道。这一“人脑隐藏排水系统（a hidden drainage system inside the human brain）”分布在血管周围，流动方式比血液缓慢。该发现推动脑病研究进入新阶段。
PART.01
『"大脑废物"难题终得解』
使用用原本为航天研究开发的先进实时磁共振成像（MRI）技术，科学家发现人类大脑存在一条此前未被识别的废物清除通路。图片来源：Shutterstock
长期以来，科学界始终被一个核心问题困扰：终日不停工作的大脑究竟依靠什么机制完成自我清洁？
传统认知认为，人体其他部位靠淋巴系统（lymphatic system）负责清除废物、维持组织环境稳定，而大脑缺乏传统淋巴系统，其废物清除机制始终难以被完整解释。
为了解开大脑清洁机制的谜团，研究者提出过脑脊液循环理论，以及 2012 年被正式提出的类淋巴系统理论，试图解释脑内废物如何被转运和排出。遗憾的是，这些结论大多建立在动物实验、静态解剖切片或间接观测之上，始终缺少在人类活体大脑中动态、实时的直接证据。
组织液间转运与淋巴系统概念 图片来源于网络
脑脊液循环理论（cerebrospinal fluid circulation theory）：大脑通过脑脊液的持续流动来维持内部环境稳定，并帮助清除代谢废物的一种机制假说。
脑脊液（CSF）：一种充满在脑室和脑、脊髓周围的透明液体，既起到保护作用，也参与物质交换。
类淋巴系统理论（glymphatic system）：一种被提出用于解释大脑如何清除废物的理论模型。由胶质细胞参与、类似淋巴系统功能的清除系统。
磁共振成像技术的进步，让这一局面开始发生改变。
PART.02
『直接预测！人脑“排水系统”』
美国南卡罗来纳医科大学（MUSC）的研究团队，将源自航空航天领域的高分辨率动态 MRI 技术*应用于脑液流研究，通过长达数小时的连续动态扫描，终于发现了这条人脑“排水系统”。
高分辨率动态MRI技术：最初由NASA合作开发，用于研究宇航员体内的流体迁移。区别于常规场强低、成像偏静态，只能呈现大脑大体结构，难以观测微小组织与体液流动的普通核磁共振技术。该技术磁场更强、分辨率更高，可长时间动态扫描，精准捕捉脑膜细微通道与脑脊液循环。
大脑外层保护膜（硬脑膜，dura）中的淋巴血管（红色）图片来源：Onder Albayram博士
显微镜图像显示，大脑外层保护膜——硬脑膜（dura mater）中的淋巴样血管形成了一个结构复杂的网络，负责将代谢废物从大脑相关区域运走并参与清除过程。所谓脑膜，是包裹大脑与脊髓的三层膜性结构，由外向内依次为硬脑膜、蛛网膜和软脑膜，其中硬脑膜位于最外层，质地坚韧，紧贴颅骨内侧，既提供机械保护，也在颅内血液回流与免疫调控中发挥作用。
新发现的排泄通道正是隐藏在这一层脑膜组织内部，并且与中脑膜动脉（middle meningeal artery）的分布高度一致。中脑膜动脉起源于上颌动脉，进入颅腔后沿硬脑膜走行，为脑膜提供主要的血液供应。
这些淋巴样的清除结构紧密“伴随”该动脉网络延伸，形成一种血管供血系统与废物清除系统空间上高度耦合的特殊生理结构，承担血液供应与废物清洁功能。
但是这套大脑排水系统的流动特征，与快速搏动的血液流动有着本质区别。
通道内的液体以稳定、平缓的方式定向移动，流动模式更接近身体淋巴系统的引流方式，而非常规的血液循环。血液循环通道负责人体氧气与营养物质的输送，而这条通道的核心功能就是收集并转运脑内产生的代谢废物。
活体MRI扫描显示腹侧中脑膜动脉周围存在脑脊液-间质液（CSF-ISF）清除延迟；离体成像进一步验证了腹侧中脑膜动脉附近的分区化淋巴结构。图片来源：Cell Press
研究团队还通过脑组织解剖进一步验证，中脑膜动脉周围确实存在微小的管状网络，结构与身体其他部位的淋巴引流高度相似，完全排除了成像误差的可能。
PART.03
『脑病干预新窗口』
这项研究带来了颠覆性的认知。如果清洁系统变慢，废弃物可能会积累。确定了这一点，专家就能及早发现问题。这些积聚会损害脑细胞，影响大脑的运作。
如果大脑无法正常清除废物，可能会导致记忆力减退，衰老、神经炎症、脑损伤、阿尔茨海默病，甚至精神疾病。Albayram已基于神经退行性疾病患者淋巴引流结构的关键观察进行研究，目标是更早诊断这些复杂疾病、预防疾病并设计新治疗方法。
南卡罗来纳医科大学（MUSC）的Onder Albayram博士在其实验室中。图片来源：南卡罗来纳医科大学（MUSC）。
“A major challenge in brain research is that we still don’t fully understand how a healthy brain functions and ages,” said Dr. Albayram. “Once we understand what ‘normal’ looks like, we can recognize early signs of disease and design better treatments.”
“脑部研究的一个重大挑战是，我们仍未完全理解健康大脑如何运作和衰老，” Albayram说。“一旦我们了解了'正常'的样子，就能识别疾病的早期迹象，并设计出更好的治疗方案。”
目前这项研究仍处于早期阶段，研究样本量较小，完整的调控机制、疾病状态下的通路变化，仍需要更大规模、更长周期的研究来进一步验证。但可以确定的是，这一发现已经打破了长久以来的认知壁垒，大脑并非没有“排污系统”，而是直到今天，人们才第一次真正看见它的存在。
参考文献：
https://www.republicworld.com/science/scientists-discover-hidden-drainage-system-inside-human-brain
https://www.earth.com/news/scientists-discover-a-hidden-drain-in-the-human-brain/
https://vohnetwork.com/news/global/new-brain-drainage-pathway-identified-in-humans-offering-real-time-insight-into-brain-waste-clearance
https://www.psypost.org/neuroscientists-just-discovered-a-hidden-drainage-system-in-the-human-brain/
https://scitechdaily.com/scientists-discover-a-new-cleanup-hub-inside-the-human-brain/
编译｜徐迪曼 武悦然
排版｜孟克佳涯
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