睡眠对于人类至关重要，一个优质的睡眠可以让大脑清醒。几个世纪以来，科学家和哲学家一直在思考研究为什么睡眠有如此作用。以前的研究表明，睡眠不足与神经退行性疾病相关。

人体的淋巴系统发挥了许多作用，其中之一是清除细胞间隙，称为间隙空间的代谢废物。2013年罗切斯特大学的 Maiken Nedergaard 博士及其同事意外地发现，睡眠在大脑中扮演着新的角色。睡眠可能是大脑清除代谢废物的重要时间段。他将这一研究结果发表在 Science 杂志上。

脑脊液（CSF)示意图

“睡眠会改变大脑的细胞结构。它似乎是一种完全不同的状态。”Maiken Nedergaard 博士发现一个称为 glymphatic 的大脑”净化“系统。它在睡眠时”打开“，有助于脑脊液（CSF）的流动，这是一种围绕大脑和脊髓的清澈液体。当其快速流过大脑时可加速清除大脑中产生的代谢废物。

三维重建在睡眠小鼠中注射的 CSF 示踪剂的分布，以及在唤醒小鼠后的分布。

研究人员首先将染料注入小鼠的脑脊液中，并在跟踪染料流过动物的大脑的同时，监测大脑神经的电活动。当小鼠失去知觉时——无论是睡着还是麻醉——液体迅速流动。相反，当相同的小鼠醒来时，荧光剂几乎不流动。

实时 TMA 离子电渗透法测量大脑皮层的细胞外空间体积。

流体在动物有意识和无意识状态期间穿过大脑的方式的变化，可能反映了大脑细胞外空间的差异。为了验证这个想法，该团队使用了一种测量脑细胞外空间体积的方法。

他们发现当小鼠睡着或麻醉时，这种“细胞外”体积在大脑皮层中增加了60％。当小鼠进入睡眠状态时，它们的胶质细胞实际上会缩小，使细胞间的液体更容易循环。当动物醒来时，细胞再次扩大，细胞间的液体减慢到涓涓细流。“这几乎就像打开和关闭水龙头一样，” Nedergaard说。“这很神奇。”