每天晚上准备睡觉时，唐·塔克(Don Tucker)戴上电极帽，查看床头柜上的小电脑。在这个由俄勒冈大学(University of Oregon)名誉教授管理的私人实验室里，许多工作人员都遵循着同样的套路。
这个实验装置监测睡眠中的夜间航行。在感觉到轻度睡眠几分钟后，它会向头皮和头骨发出脉冲电流，将大脑推入被称为深度睡眠的极乐世界。
我们的目标不仅仅是睡得更安稳。过去10年的突破性发现揭示，大脑有一个能量清洗系统，在深度睡眠时进入高速运转，冲走有害废物。这种夜间清洁是睡眠恢复力量的一部分，可以恢复注意力、记忆力和运动技能。
然而，随着我们年龄的增长，这种清洁系统会变得马马胡哨，开始留下一些白天的代谢碎屑，包括斑块中发现的β淀粉样蛋白，这是阿尔茨海默病和其他毁灭性神经疾病的特征。
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2012年，这个之前不为人知的大脑基础结构——被称为glymphatic系统——的惊人发现，开启了一个研究和发明的新时代，不仅涉及睡眠，还涉及衰老、痴呆和脑损伤。去年发表了近300篇关于glymphatic系统的研究论文。
其中一条研究路径通向塔克的实验室和他床边的发明，名为AugNOD(增强神经振荡驱动器)。在原型中，它看起来像一个特别严厉的正畸设备，上面绑着一个收费公路应答器。更精致、更轻微的版本正在制作中。
通过延长深度睡眠时间，塔克的设备旨在提高夜间洗涤周期。他希望，不久的将来，类似的东西将被人们广泛用于清理头脑。“这是保持大脑年轻的一种方式，”75岁的塔克说。
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美国陆军对此很感兴趣。今年10月，美国国防部授予塔克、北卡罗莱纳大学和几所合作大学425万美元，以探索该设备的军事应用可能性，以恢复战场上睡眠不足的士兵的精神敏锐度。
来自华盛顿大学医学院的研究小组成员杰弗里·伊利夫(Jeffrey Iliff)说，在五年内，消费类设备将允许任何人跟踪他们的脑清洁深度睡眠。
伊利夫说:“我认为，在未来7年内，我们将开始看到一些方法，比如这种设备，或者一些药理学方法，可以开始调节它，如果你想把它调大，也许可以把它调大。”“我认为，随着这项工作开始向人类人群推广，这一领域的进展开始非常迅速。”
伊利夫在睡眠科学史上占有重要地位。2012年，他是几篇论文的主要作者，这些论文基于罗切斯特大学(University of Rochester)与首席研究员梅肯·内德加德(Maiken Nedergaard)所做的工作，开始描述大脑擦洗glymphatic系统。
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伊利夫说，当他以博士后身份加入她的实验室时，内德加德让他开始了一门课程，以回答关于液体如何在大脑中流动的挥之不去的问题。他们发现，隐藏在众目睽睽之下的是一个包裹在头部血管周围的独立管道系统，将液体推入大脑。
部分通过观察老鼠头骨上的小孔，科学家们假设人类脑细胞在深度睡眠时收缩，为这种液体在它们之间涌动创造了空间，并给每个细胞洗澡。
大脑是一个不知疲倦的代谢引擎，24小时不停地运转，这样就能洗掉大脑产生的有害废物蛋白质。
伊利夫说，在细胞周围流动的液体体积可以用顶针来测量。然而，科学家们发现它是人类幸福的关键。
伊利夫说:“我们认为这不仅与阿尔茨海默病有关，而且实际上我们认为这可能与各种神经免疫疾病有关，如多发性硬化症，以及创伤性脑损伤和中风等神经血管疾病。”“有证据表明它与头痛有关。有证据表明，它可能与情绪障碍和抑郁症或躁郁症等其他神经精神疾病有关。”
伊利夫说:“它似乎比我们想象的更具有基础性和根本性。”
睡眠——尤其是大脑每晚播放的电子乐谱——是这个过程的核心。
每一种睡眠——从较浅的睡眠阶段，到深度睡眠，再到快速眼动(REM)——都以一种独特的脑电波模式为标志，科学家们已经用脑电图(EEG)偷听了近一个世纪。
深度睡眠，就在快速眼动之前，会产生慢脑电波，帮助组织和储存当天的记忆，并使类淋巴细胞的洗涤循环进入高速运转。
睡眠模式会随着年龄的增长而改变。这是否意味着未来会有健康问题?
脑电图测试显示，随着人们年龄的增长，深度睡眠的时间会减少，而轻度睡眠的时间会增加。
塔克说:“许多人在30岁以后，他们的深度睡眠就进入了地狱。”“我们认为这可以解释老年人记忆力下降的大部分原因，这种衰退从30岁开始——并不是说你必须变老和衰老。”
几十年来，塔克一直在研究这些问题，1992年，他成立了一家公司，首创了一种高清脑电图，就像戴上了电线的发网一样。2017年，飞利浦以近3700万美元的价格收购了这家名为Electrical Geodesics的公司。
他的新公司，位于俄勒冈州尤金市的脑电生理实验室，不仅致力于监测大脑的电活动，还致力于影响它。这项工作模仿了世界各地实验室的发现，这些实验室已经开始用极少量的电流引导大脑从一个睡眠阶段进入另一个睡眠阶段。
这些人工脉冲模仿深度睡眠时大脑产生的脉冲，大脑跟随它们的脚步，也开始产生这些较慢的脑电波，进入最深的睡眠状态。
塔克说:“如果你改变流经头部的电流，神经元自然会与之同步。”
塔克和其他人去年5月发表了一项小规模的同行评议研究，通过对正在打盹的测试对象每次施加5分钟的微小电脉冲，他们的深度睡眠时间平均增加了13%。他说，这足以开始让大脑更有效地组织记忆和清除废物。
向大脑施加少量电流，即经颅电刺激，并不新鲜。2017年的一项全面审查确定，它似乎是安全的，并指出在调查中包括的18,000次会议中没有严重的副作用。它被吹捧为提供了许多可能的神经益处，其中许多仍未得到证实。
宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)生物伦理学家、该安全研究的作者之一安娜·韦克斯勒(Anna Wexler)警告说:“考虑到对经颅电刺激的大量研究、大量前景和大量媒体关注，这还没有真正转化为经fda批准用于各种适应症的家用设备。”
要确定塔克的设备是否能有效地拨通大脑的清洁系统是很复杂的，因为很难观察glymphatic系统的运作。
研究小组成员、华盛顿大学医学院放射学教授斯瓦蒂·雷恩·利文多夫斯基(Swati Rane Levendovszky)一直在开发磁共振成像技术，以观察和测量冲洗大脑的液体的速度和流量。如果成功，这项技术可以显示塔克的设备是否增加了血液流量。
她说，有朝一日，它还可能帮助医生评估患者是否患有阿尔茨海默病、帕金森病和痴呆症。“所有这些都与无法清除大脑中一种有毒蛋白质有关，而glymphatics与此有关，”Levendovszky说。
睡眠有问题?下面是如何睡得香的方法。
北卡罗来纳大学医学院的神经科学家、该项目的联合负责人Dawn Kernagis说，除了诊断之外，该项目还将评估其帮助治疗这些疾病的潜力。
Kernagis说:“如果这种设备确实有影响，我们可能会在那些神经退行性疾病风险增加的人群中看到一些真正积极的影响。”
美国陆军医学研究与发展司令部(U.S. Army Medical Research and Development Command)主任克里斯托弗·斯蒂尔(Christopher Steele)说，该技术应用范围更广的可能性吸引了陆军，还可能提高睡眠不足士兵的战备状态，并帮助治疗受伤士兵。
斯蒂尔说，对于国防部来说，“类淋巴系统为了解慢性压力源如何随着时间的推移而建立提供了机会，但也可能为从某些类型的脑损伤中更快地恢复提供洞察。”
陆军正在资助一个平行项目，该项目也试图开发一种大脑清理设备，由莱斯大学、贝勒医学院和休斯顿卫理公会医院牵头。
随着军事研究项目的进行，塔克成立的另一家公司正着手在美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration)对他的帽子的消费版进行试验，以增加深度睡眠。(他们说，研究团队的其他人在塔克的设备或他的公司中没有经济利益。)
塔克说:“我想成为这种睡眠治疗设备的消费者。”“我想确保在接下来的十年里，我能为一个越来越老的人保持最好的功能。”
