高质量的睡眠有利于清除大脑垃圾

    从“熬夜有害健康”到“熬夜会让人变傻”，这些说法几乎已成为一种常识，但是其中的奥秘并没有得到充分解读。美国波士顿大学神经科学家劳拉·刘易斯团队发表于 2019年10月31日《科学》杂志上的研究结果有可能进一步揭示其中的机理。

    刘易斯团队对13名志愿者进行研究，让他们带上脑电帽，在核磁共振机器里睡觉。脑电图会显示，一个人处在哪种睡眠状态；核磁共振会测量血氧水平，显示有多少血液退出大脑，又有多少脑脊液流进大脑。研究人员则对二者的相关性进行观察和记录。

    从人的大脑里血氧浓度的明显变化可以知道，人在睡眠时，血液会大规模、周期性地流出大脑。每当大脑中的血液大量流出，就给大脑腾出了一定空间，脑脊液则会趁虚进入大脑，对大脑进行冲洗和清洁，去除大脑中的毒素，其中就有导致阿尔茨海默病（老年性痴呆）的β-淀粉样蛋白。

    大脑中的血液与脑脊液的交替其实是由睡眠时的脑电波来控制的。人的睡眠是有节律的，这体现在脑电波节律上，通常与睡眠的不同阶段相关。睡眠过程的节律是，快速眼动睡眠和慢波睡眠交替进行。快速眼动睡眠会伴随高度活跃的脑电信号，在这个时候会出现梦境；慢波睡眠则只会伴随低活跃的慢脑电波，因此慢波睡眠也被称作深度睡眠，决定了人能获得好的睡眠质量。

    刘易斯等人发现，在志愿者进入深度睡眠阶段时，脑脊液经特定脑区过滤后周期性地进入大脑，并且环绕整个大脑流动。而且，在脑脊液进入大脑之前的数秒钟前，血液会迅速退出大脑，给大脑腾出更多的空间，并且还会伴随有节律的慢波脑电信号。血液退去和脑脊液进入大脑并在大脑中循环的现象是平均每20秒就会进行一次。

    这个研究至少说明了一些问题。一是人们要在熟睡时，或者说有质量的睡眠（深度睡眠）时，大脑中的血液才会退出，给脑脊液腾出空间，让其进入并清洗大脑。同时，脑脊液对大脑的清洗与脑电波有关，可能是由活跃度低的慢脑电波触发或主导的。此外，脑脊液清洗大脑后，会带走大脑中的一些毒素、垃圾和污染物，因而会让人在睡醒后大脑变得清新和充满能量，让人神清气爽，精力充沛。

    在刘易斯等人的研究发现之前，已经有一些研究发现了同样的现象。美国罗彻斯特大学神经科学家迈肯·内德加德的团队在2013年发表于《科学》上的一项研究早就提出，大脑有一套排污系统，人在睡觉时可通过该系统将清醒时产生的毒素蛋白排出去，这个排污系统就是脑脊液的循环，也称作脑淋巴系统。脑脊液平时充斥在大脑周围以及脊髓中，会利用脑部血管周围的一些小通道进入大脑组织。

    内德加德等人发现，睡眠中的小鼠大脑中的组织间隙比那些清醒时小鼠大脑中的组织间隙要大60%，这就让流经这些区域的脑脊液能有效清除大脑中的有毒代谢产物。为了弄清脑脊液清洗掉的废物是什么，研究人员采用了荧光标记物标记β-淀粉样蛋白。因为，对阿尔茨海默病的病因的主流学说是，大脑中β淀粉样蛋白沉积和 Tau蛋白过度磷酸化导致人的认知退化和痴呆。

    研究人员通过荧光标记物标记β-淀粉样蛋白观察到，小鼠在睡眠中，β-淀粉样蛋白流出脑子的速度比正常清醒时的速度快2倍。这也证明，在睡眠中，脑脊液进入大脑的确能清除大脑中的毒素和废物，如β-淀粉样蛋白。不过，这一研究结果是在小鼠的大脑中观察到的。现在，刘易斯团队在人的大脑中观察到同样的现象，既是重复验证了这一结果，又证明了脑脊液在睡眠时清洗大脑不是从动物推论而来，而是在人身上得到直接证明，并且还证明，脑脊液清洗大脑的过程是与睡眠节律同步进行的。

    还有一个比较好的旁证是，人的睡眠姿势也可能有效帮助脑脊液清除大脑中的废物。2015年，美国纽约州立石溪大学的本维尼斯特团队采用动态增强的磁共振成像技术对大脑中的淋巴系统进行扫描，结果发现，大脑中的脑脊液在侧卧睡姿中表现得最为活跃，清除大脑中的废物也最有效。

    [选自《南斱周末》（2019年11月18日科学版，有删改）]

    （链接一）

    数据显示，我国有各类睡眠障碍者约占人群的38％。在青少年中，睡眠不足的问题也普遍存在。今年“世界睡眠日”发布的《2019中国青少年儿童睡眠白皮乢》显示，我国有62.9%的青少年儿童每天睡眠不足 8小时，青少年儿童普遍缺乏睡眠。而睡前接触电视、手机、电脑等电子产品，是导致青少年睡眠质量差的重要原因，需要引起学校、家长和全社会的重视。

    [节选自《人民日报》（2019年11月14日09版）]

    （链接二）

    睡眠质量差直接影响了孩子的身心健康与学习成绩。调查显示，36.5%的睡眠质量差的孩子会出现肥胖症，而在睡眠状况优的孩子中，这一比例仅为3.7%。此外，还有40.5%的睡眠质量差的青少年儿童会出现神经衰弱或抑郁，而在睡眠状况优的孩子中，这一比例仅为1.4%。从学习成绩看，在睡眠状况优的孩子中，分别有45.4%、34.1%的孩子在班级排名中分别位于前5%和 6%～20%。而在睡眠状况差的孩子中，则有41.9%的排名在班级的75%以后。专家呼吁，睡眠不足会对青少年儿童的记忆力、情绪等产生负面影响，社会应关注孩子的“欠眠”问题，共同呵护青少年儿童的睡眠，帮助他们茁壮成长。              

（节选自《2019中国青少年儿童睡眠指数白皮书》）

能预报天气的植物

孔佳零

①大千世界，无奇不有，自然界中，有些植物竟然能像气象台那样预报天气。

②青冈栎又叫青冈树，是一种常绿乔木，在我国的分布范围很广。熟悉它的人都知道，它的树叶会随天气的变化而变色，是名副其实的“气象树”。晴天，它的树叶呈深绿色；久旱将要下雨前，树叶变成红色；雨过天晴，树叶又恢复成原来的颜色。根据青冈栎树叶颜色的变化，人们便可以预测天气是晴天还是阴雨天。

③这是为什么呢？我们知道，树叶中含有叶绿素、叶黄素、花青素等，在正常情况下，叶绿素的合成占了优势，所以叶片呈绿色。而青冈栎对气候的变化非常敏感，当久旱将要下雨前，干旱、闷热的天气使叶绿素的合成受到抑制，花青素的合成占了优势，因而叶片变红；当雨后转晴，叶绿素的合成又占了优势，所以树叶又变成了绿色。于是，青冈栎树叶的颜色变化，就成了预报天气的“晴雨表”。

④红花葱兰又名“风雨花”，这个名字完全可以证明它在预报天气上的地位。在暴风雨将要来临前的两三天，风雨花会迫不及待地开出千万朵小花。所以，当人们看到红花葱兰开花的时候，就会知道不久后将有大雨。这种神奇植物的老家在墨西哥、古巴等地，但红花葱兰在我国云南省的西双版纳地区也有种植。

⑤含羞草是生活中比较常见的植物，它其实也是预告天气的一把好手。在它的叶片闭合与张开的过程中，就已经向人们预报了天气：如果叶片闭合快，张开还原慢，预示着明天天气晴朗；反过来，如果叶片闭合慢，张开还原快，则说明明天可能会下雨。

⑥三色堇是欧洲常见的一种花，它的叶片非常有意思，竟能像温度计一样测量出温度的高低 ， 因此它被人们称为“气温草”。它的叶片对气温反应极为敏感，当气温在20℃以上时，叶片向斜上方伸出；若气温降到15℃时，叶片慢慢向下运动，直到与地面平行；当气温降至10℃时，叶片就向斜下方伸出；如果气温回升，叶片又恢复原状。人们根据它的叶片伸展方向便可推断出气温的高低。

（选自《科学探秘》2020年第4期，有删改）

打哈欠为何会传染？

①Hello，请大家盯着上边这张图，看看能不能坚持3秒？多数朋友在3秒内已经开始打哈欠了。有些人甚至一看到“打哈欠”三个字，都会情不自禁地打起哈欠。看来，哈欠的传染性大家都深有体会。

②有人认为，打哈欠是颓废的表现。其实不然！在打哈欠的短短几秒钟时间内，人闭目塞听，全身神经、肌肉得到完全松弛，使人在生理和心理上都能得到休息，对人体起到了重要的生理保护作用。此外，人体通过哈欠的深呼吸运动使血液中增加氧气，排出更多的二氧化碳，从而使精力恢复充沛。口腔肌、面部肌和颈肌的紧张活动，能促使头部血管的血流速度加快，这一切均使脑细胞的供血状况得到改善。同时打哈欠也是一种催眠的方法，人困乏的时候哈欠不断，提醒人体大脑已经疲劳，需要睡眠休息。

③那么，打哈欠为什么会“传染”呢？

④事实上会传染的可不止打哈欠，人类很多行为都具备“传染性”，只是大家没意识到。在交流过程中人们会自然而无意识地复制别人的一些表情、动作、情绪和行为方式，这种特有的复制现象称为“无意识模仿”。而打哈欠的“传染性”也是无意识模仿的产物。无意识模仿会让我们像变色龙一样，近朱者赤，近墨者黑。所以社会心理学又把人类的无意识模仿称为“变色龙效应”。有研究者专门做过实验，让被试者与实验员进行自然交谈，过程中实验员适当增加摸脸、抖腿等动作，被试者也会随之做出摸脸、抖腿等动作。整个交流过程中，被试者完全察觉不到自己发生了模仿行为。

⑤在研究中，神经学家发现，在人类大脑皮层的特定区域里，埋伏着一种名为“镜像神经元”的神经细胞。当人类看到某种动作或表情时，视觉会通过神经反射刺激大脑皮层，此时镜像神经元被激活，促使人们模仿这些行为或表情。不过，大部分人类幼崽并不会被“传染”打哈欠，因为打哈欠是大脑高级意识和智力负责的一种复杂社会行为，只有四岁以后的儿童才有能力辨别这一动作，并且互相“传染”。同时，这种无意识模仿也不会给你带来任何实际收效，“变色龙效应”只能让你跟着别人打哈欠，却无法让你因为挨着学习好的人，就能考试考到100分。

⑥有研究认为，打哈欠“传染”也体现了一个人的移情能力。移情能力又称共情能力，是设身处地理解他人感受的一种能力。越能为他人考虑的人，就越容易传染他人的行为，而且面对的人越亲密，共情能力就越强，也就越容易跟着对方一起打哈欠。因此，打哈欠的“传染”在亲人之间的发生率最高，其次是朋友、熟人，最后是陌生人。

⑦看完本文，你是不是打了不止一个哈欠了呢？

2024年6月25日14时7分，嫦娥六号返回器携带来自月背的月球样品安全着陆在内蒙古四子王旗预定区域，在人类历史上首次实现月球背面采样返回，带回1935.3克珍贵样品。为此我们搜集了以下相关材料。

材料一：

①5月3日，中国成功发射了嫦娥六号探测器，开启世界首次月球背面采样返回之旅。这次任务全过程约53天，是中国目前开展的最复杂、最有难度的探月任务。如果一切顺利，科学家有望在6月底拿到从月球背面带回的首批岩石样本。

②想要飞到月背，嫦娥六号首先要进入近地点200公里、远地点约38万公里的地月转移轨道。科研人员应用了“窄窗口多轨道”发射技术，为火箭在连续两天、每天50分钟的窗口内设计了10条奔月轨道，以提高实施发射概率和可靠性。

③要想抵达月背并开展工作，还需要解决通信问题。任何飞到月背、落到月背的探测器，都无法直接跟地球建立联系。今年3月，鹊桥二号中继卫星提前到达了月背上空，保障嫦娥六号在月背的一切行动。

④嫦娥六号任务将沿用嫦娥五号的采集方式，使用钻取和表取两种采样方式，获得不同层面和深度的样品，并在月球背面同步开展科学探测。中国航天科技研制团队将突破月球逆行轨道设计与控制技术。通过适应性改进，嫦娥六号轨道器可以完成分离和组合的变形。同时，通过热控、能源等专业的复核复算，轨道器还能确保逆行轨道的飞行需求，让嫦娥六号有去有回，带着月壤顺利“回家”。

⑤此次任务预选的着陆区为月球背面南极——艾特肯盆地，被公认为是月球上最大、最古老、最深的盆地。着陆点的选择综合考虑了着陆难度、通信难度和科研价值，有望带回年代更久远的月球样本，助力人类进一步分析月壤的结构、物理特性、物质组成等，并深化对月球成因和演化历史的研究。

⑥香港大学天体物理学家帕克称赞这次发射“完美无瑕”。他说：“中国在过去几年里取得的太空探索成就是史无前例的。如果这次任务成功，将成为科学界的另一大盛事。”

（摘编自《在月球背面“挖土”有多难？》）

材料二：

2004年，中国探月工程正式启动，分为“无人月球探测”“载人登月”和“建立月球基地”三个阶段。20年来，中国探月人白手起家、攻坚克难，探月工程八战八捷，为人类对月球和太阳系的认识提供了重要的数据和支持。

ㅤㅤ除了月背挖土，国际合作也是嫦娥六号的一大亮点，彰显中国作为航天大国的自信和开放包容的心态。2019年中国国家航天局发布了国际合作机遇公告，计划拿出20千克用于搭载国际科学载荷。最终确定了来自巴基斯坦的ICUBE﹣Q立方星、法国的氧气探测仪、欧空局/瑞典的负离子分析仪和意大利的激光角反射器。其中，巴基斯坦立方星搭载在嫦娥六号轨道器上，其余载荷均搭载在着陆器上。

（摘编自《史上首次！嫦娥六号要从月球背面“挖土”回来》）