Neuron | 大腦里的 “小海綿”：清醒時(shí)膨脹、睡覺時(shí)縮?。《▲P菲/王偉團(tuán)隊(duì)揭示星膠體積動(dòng)態(tài)變化機(jī)制

我們每天都在清醒、淺睡、深睡之間不斷切換，大腦也跟著在不同工作狀態(tài)里來回轉(zhuǎn)換。你有沒有想過，在這些狀態(tài)變化的背后，大腦里的細(xì)胞到底在發(fā)生什么改變？那些支撐大腦運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵細(xì)胞，會(huì)不會(huì)也跟著我們的清醒與睡眠，悄悄發(fā)生著肉眼看不見的變化？

2026年4月20日，復(fù)旦大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院丁鳳菲團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院王偉團(tuán)隊(duì)以及丹麥哥本哈根大學(xué)Maiken Nedergaard團(tuán)隊(duì)在《Neuron》上發(fā)表研究《Astrocyte cell volume dynamics across cortical states and transitions 》，首次在活體動(dòng)物中實(shí)時(shí)觀測(cè)到小鼠皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞的體積會(huì)隨睡眠-覺醒周期動(dòng)態(tài)變化——清醒時(shí)最大，NREM睡眠時(shí)縮小，REM睡眠時(shí)最小。

這一過程由藍(lán)斑釋放的去甲腎上腺素通過α1腎上腺素受體驅(qū)動(dòng)。更重要的是，細(xì)胞體積與間質(zhì)腔體積呈反向變化，直接影響神經(jīng)膠質(zhì)互作與類淋巴系統(tǒng)的廢物清除效率。

星形膠質(zhì)細(xì)胞真的會(huì)“脹大縮小”嗎？

研究團(tuán)隊(duì)使用在體雙光子成像技術(shù)，在小鼠皮層長期觀察同一批星形膠質(zhì)細(xì)胞的體積變化。

結(jié)果顯示，清醒時(shí)星形膠質(zhì)細(xì)胞體積最大；非快速眼動(dòng)睡眠（NREM）縮小約8.14%；快速眼動(dòng)睡眠（REM）縮至最小，達(dá)21.46%。而且，細(xì)胞遠(yuǎn)端突起的體積變化最顯著。瞳孔大小也和細(xì)胞體積正相關(guān)，能直觀反映這一動(dòng)態(tài)。

因此，大腦越清醒，星形膠質(zhì)細(xì)胞越脹；睡得越深，它們?cè)桨T。

是什么信號(hào)在指揮星形膠質(zhì)細(xì)胞“脹大縮小”？

團(tuán)隊(duì)用光纖光度法結(jié)合 GRAB NE 傳感器，檢測(cè)到大腦間質(zhì)中去甲腎上腺素（NE）水平和細(xì)胞體積完全同步：清醒高、NREM 睡眠低、REM 睡眠最低。同時(shí)用TMA + 離子電滲法測(cè)得，間質(zhì)腔體積和細(xì)胞體積反向變化 —— 細(xì)胞脹大時(shí)間質(zhì)空間變小，細(xì)胞縮小時(shí)間質(zhì)空間變大。

因此，去甲腎上腺素直接決定星形膠質(zhì)細(xì)胞是脹是縮，并同步改變大腦間質(zhì)的空間大小。

去甲腎上腺素是如何影響星形膠質(zhì)細(xì)胞的？

藥理實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，阻斷α1 腎上腺素能受體，星形膠質(zhì)細(xì)胞直接縮小，阻斷 α2、β 受體則無效果。用化學(xué)遺傳學(xué)激活藍(lán)斑 TH 陽性神經(jīng)元，細(xì)胞體積顯著增加，提前用 α1 受體拮抗劑哌唑嗪可完全阻斷該效應(yīng)；光遺傳學(xué)激活相同神經(jīng)元，也能讓細(xì)胞快速膨脹，拮抗劑同樣可消除變化。

也就是說，藍(lán)斑釋放的去甲腎上腺素，通過 α1 受體給星形膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)信號(hào)，讓細(xì)胞脹起來。

全文總結(jié)

本研究首次在活體證實(shí)，小鼠皮層星形膠質(zhì)細(xì)胞體積隨睡眠 - 覺醒周期動(dòng)態(tài)變化，由藍(lán)斑釋放的去甲腎上腺素通過 α1 腎上腺素能受體驅(qū)動(dòng)，細(xì)胞體積與間質(zhì)腔體積反向變化，進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)膠質(zhì)相互作用與類淋巴流，揭示了睡眠 - 覺醒調(diào)控的全新膠質(zhì)細(xì)胞機(jī)制。

小編寄語：

這項(xiàng)研究給了我們一個(gè)提醒：熬夜真的會(huì) “堵” 住大腦。

熬夜時(shí)，去甲腎上腺素一直偏高，星形膠質(zhì)細(xì)胞被迫持續(xù)膨脹，緊緊擠壓腦細(xì)胞間的空隙，大腦的廢物清理系統(tǒng)根本無法工作，代謝垃圾越堆越多。這就是為什么熬完夜，腦子會(huì)像漿糊一樣昏沉遲鈍。

相反，睡個(gè)好覺時(shí)，星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)自然縮小，讓出空間讓大腦順利 “排污”。醒來后頭腦清醒、思路順暢，正是大腦被徹底清理干凈的結(jié)果。

因此，好好睡覺，才是給大腦深度清潔和保養(yǎng)的最簡單的辦法。

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2026.03.029

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