脑脊液介导了大脑中的代谢废物清除，对大脑健康和认知功能至关重要。脑脊液流动自然就是废物清除的主要动力之一。
每一次呼吸和心跳都是脑脊液流动的动力来源。但是，脑脊液的动力却也不仅仅来源于呼吸和心跳。神经活动也与脑脊液流速息息相关，研究证明，非快速眼动睡眠阶段，神经活动与血管舒缩耦合，影响脑脊液的流动。
既然如此，那非睡眠状态的神经活动能否对脑脊液流动产生影响呢？或者更进一步的，由外界刺激而产生的强烈神经元活动，能否诱导脑脊液流动的大幅度变化呢？
美国波士顿大学的Stephanie Williams利用视觉刺激诱导受试者大脑神经活动，捕捉到了脑脊液流动的增强信号，证明清醒状态下的神经活动可以影响脑脊液流动，可能有助于阿尔茨海默病等神经类疾病的治疗。
研究发表在PLOS Biology上[1]。
研究人员选择用慢速交替闪烁的高对比度棋盘格图案作为高强度视觉刺激，诱导大脑皮层的血液动力学变化，同时记录血氧水平依赖（BOLD）信号和第四脑室的脑脊液流入量。视觉刺激试验共进行3次，分别使用独立的fMRI数据集，第一次试验共6名成年受试者，第二次20名受试者，第三次17名受试者（纳入分析16人）。
结果表明，视觉刺激诱导了大规模的脑脊液流动，图案消失后大约11.5秒，脑脊液流动信号达到峰值，平均变化10.50%（p=0.0312）。
高强度视觉刺激诱导第四脑室脑脊液流入
据研究人员推测，神经活动驱动脑脊液流动的潜在机制是神经血管耦合引起了血容量变化，这种情况下，为了维持颅内压，脑脊液发生补偿性流动。
为了验证这个想法，研究人员分别记录了视觉刺激前后受试者的脑电图（EEG）信号、BOLD信号以及脑脊液流动信号。结果显示，整体BOLD信号与EEG信号振幅之间存在相关性滞后，与神经血管耦合的滞后时间相符；视觉刺激结束后的脑脊液流入信号与BOLD信号和EEG信号存在明显负相关。
视觉刺激开始时，EEG信号增强，受试者大脑发生广泛的神经活动；接下来，整体皮质BOLD信号增加，脑脊液流入受到抑制；刺激结束时，BOLD信号下降，脑脊液流入第四脑室。
同时测量神经、血流动力学和脑脊液信号
那么，只在神经活动驱动的情况下，脑脊液的流动会发生怎么样的变化呢？
研究人员尝试改变了视觉刺激的持续时间和闪烁频率，发现刺激时间越长，BOLD信号越强，脑脊液流动与BOLD信号变化相似，而不同闪烁频率下BOLD信号和脑脊液流动的变化不显著。表明大脑的神经活动通过神经血液耦合机制诱导脑脊液流动。
研究人员对比了视觉刺激周期的呼吸、心跳以及神经变化信号与脑脊液流入信号之间的关系，发现刺激开始或结束时，呼吸和心跳信号变化没有显著差异，脑脊液流动虽然也受到呼吸以及心跳的影响（8.6%，5.8%），但是神经活动的相关性更加显著（11.5%）。
总体来说，这项研究发现，高强度的视觉刺激诱导神经活动、驱动脑脊液流动。脑脊液流动是大脑清除代谢废物的重要途径之一，既然只是十几秒的视觉刺激就可以使脑脊液流动加速，很难不据此想象，是不是可以设计一些固定画面来加速大脑中的废物清除、达到治疗疾病的目的呢？
对，任谁看都会联想到，蔡立慧老师的40Hz神话——40Hz的的LED光照或者声音刺激都有助于改善小鼠的大脑健康状态、提高认知。
但是我们联想归联想，二者之间究竟有没有联系、大脑健康的终极秘密到底在哪里，就依靠研究人员接下来的勇敢探索吧！
参考文献：
[1]Williams S D, Setzer B, Fultz N E, et al. Neural activity induced by sensory stimulation can drive large-scale cerebrospinal fluid flow during wakefulness in humans[J]. PLoS Biology, 2023, 21(3): e3002035.
来自： 奇点神思
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