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》）

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？

北斗，国之重器

①2020年6月23日9时43分，北斗三号系统“收官之星”成功发射，标志着由我国自主研制的北斗全球卫星导航系统全系统组网完成。

②提到卫星导航，人们自然会想到GPS系统。GPS 系统由美国研发，自1995年建成后，在多个领域广泛应用。既然GPS系统方便可用，为什么还要建设北斗系统呢?卫星导航系统属国之重器，只有拥有自主建设和独立运行的卫星导航系统，才能长期、稳定、可靠地保障社会经济发展、维护国家安全。

③目前，美国的GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧盟的伽利略系统以及中国的北斗系统四大全球卫星导航系统服务功能大体相近，都能提供全天候、全天时的高精度定位、导航、测速、授时服务。而中国的北斗三号系统在诸多方面还拥有自己独特的服务功能。

④高精度的“太空灯塔”。相比北斗二号，北斗三号系统通过配置新一代原子钟，提升了卫星性能，定位精度提升1至2倍，改善了用户体验。北斗三号可以为汽车导航提供静态厘米级、动态分米级的高精度定位，实现车道级的导航。换句话说，在北斗的帮助下，未来导航软件能准确地判断你的车是在中间车道，还是左转车道。北斗三号系统还可以向用户提供精密测量测绘数据。北斗三号导航卫星首席总设计师谢军表示，测量地震后建筑物的下沉变化，即便是几毫米，都逃不过北斗的法眼。

⑤更有效的搜救服务。北斗三号系统通过在6颗中圆地球轨道卫星上搭载搜救载荷.，为水上、陆地以及空中遇险目标提供定位和救援服务。其他的卫星导航系统只能收到求救者向卫星发出的求救信息，至于求救信息是否发出，救援人员是否收到，求救者无从得知。我国的北斗三号系统专门设计了反向链路，求救者不仅可以发出求救信息，还可以收到救援人员的反馈信息。这样大大增强了求救者的获救信心，从而提升了搜救成功率。

⑥独门绝技的“短报文”。与众不同的是，北斗导航卫星系统附加了通信功能——短报文，具备在没有网络信号条件下的通信功能。在无人区、荒漠等地区，或在通信基站遭受地震、台风等破坏时，装有短报文模块的北斗终端仍能保证通信畅通。如今，北斗三号短报文通信能力显著提升，每次能发送汉字1200个，还可发送图片等信息，应用场景更为丰富。北斗的一体化功能不仅能让用户知道自己“在哪儿”，也能告诉别人“发生了什么”。北斗的这一功能，GPS之父帕金森教授盛赞道：“这是多么美妙的体验！”

⑦不少人好奇，我们何时才能用上自己的北斗呢?其实，北斗就在你我手中！卫星导航以芯片模式搭载在手机硬件里，只要拥有一台装有北斗芯片的手机，就可以收到北斗卫星导航信号。据统计，截至2019年底，北斗导航型芯片、模块销量已突破1亿片。2020年一季度，国内市场申请入网的智能手机，超过75%支持北斗定位。就连大家非常熟悉的共享单车，也大量使用了北斗定位系统。可以说，北斗早已融入了我们的生活。

⑧北斗卫星导航系统是我国研发周期最长、投资规模最大、技术最为复杂的航天系统工程，是我国改革开放40余年来取得的重要成就之一。

【材料一】

①科技日报北京1月9日电（记者付丽丽）“在刚刚过去的2023年，我国天气气候特征明显，出现了多个之最。”在中国气象局召开的例行新闻发布会上，国家气候中心副主任肖潺在盘点2023年全国天气气候特征时说。

②气温方面，肖潺介绍，2023年全国平均高温日数（16.4天）为1961年以来历史最多；全国平均气温10.5℃，较常年偏高约0.6℃，为1961年以来仅次于2021年的历史次高。甘肃、湖北、四川和新疆4个省（自治区）均为1961年以来历史最高。

③据介绍，2023年全国平均降水量606.1毫米，较常年偏少5.0%，为2012年以来最少。降水空间分布不均，全国有11个省（自治区、直辖市）降水量较常年偏多，其中，吉林（偏多35%）为1961年以来历史最多，辽宁（偏多39%）为第三多；有20个省（自治区、直辖市）降水量较常年偏少。

（选自《科技日报》2023年1月10日，有删改）

【材料二】

①“帮助广大农民从‘靠天吃饭’到‘知天而作’。”有近40年气象工作经历的詹丰兴再次连任江西省政协委员，他向本次江西“两会”提交了《关于加强高标准农田气象保障服务的提案》。

②农业与气象自古密不可分，农民常说种地是“靠天吃饭”的行当。在詹丰兴看来，“收成好坏不只‘成事在天’，更要‘谋事在人’，其中，科技助力是关键”。他建议，补齐精细化气象服务这块短板，用好覆盖乡镇的气象观测站网，有效提升气象助力粮食生产能力。

③对农民来说，产量是硬指标。如何提升产量？“过去靠‘口口相传’的经验，而现在可运用科技让农民按照‘标准’来种地。”詹丰兴向记者介绍了他所工作的省气象局主导研发的早稻早播技术，“早在2015年就启动可行性分析，在室内试验、大田试验和多点示范跟踪调查的基础上，逐步建立了气象服务指标和业务规范，总结提出双季早稻早播早育气象适用技术。”

④去年春耕春播期间，省气象局联合省农业农村厅面向全省83个县93个示范点开展早稻早播气象适用技术示范推广。“示范点平均亩产较正常播期田块增产6.4%，每亩可增收88.8元。”詹丰兴告诉记者，全省示范面积超60万亩，现场测产显示，增产增效明显。

（选自“人民政协网”2024年1月13日，有删改）

【材料三】

①气象灾害预警信息，就是气象灾害来临前最重要的警示灯。

②目前，中央气象台根据中国气象局授权发布有14类气象灾害预警。近五年，国家预警信息发布中心平均每年发布19.5万条气象预警信息，暴雨、大雾、高温是这五年间发布最多的气象灾害预警。还包括部分寒潮与霜冻预警。2007年，中国气象局制定了《气象灾害预警信号及防御指南》，并不断修订完善，从2007年到2018年气象灾害预警类型多次更新。

③公众如何获取预警信息？便捷、高效、广覆盖的信息获取渠道是“早行动”的前提条件之一。数据显示，手机短信、广播、电视、互联网或智能终端，都是公众获取预警信息的便捷渠道。在多渠道发布手段的配合下，预警的公众综合覆盖率达到92.7%。

④《全国气象发展“十四五”规划》提出，强化气象灾害全天候、高精度的综合立体监测，提升气象灾害预报预警精准度，延长气象灾害预见期。在“十三五”时期，24小时暴雨预警信号准确率为89%，“十四五”目标为提升至92%；强对流天气预警提前量从38分钟提前到45分钟；24小时台风路径预报误差，由70公里降低到65公里。未来，气象灾害预警将着力提升暴雨、局地突发强对流预警准确率、提前量和精细化水平。

（选自“新华社新媒体”2022年3月23日，有删改）