知らせ！このような液体が鼻腔から出てくる場合は、脳が「漏れている」可能性があります。

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日常生活で、うっかりミスをしてしまうと、自分や友人が「脳に水がたまっている」と冗談を言うことがよくあります。実際、脳がより良く機能できるのは、まさに「脳内の水」があるからなのです。

研究によると、人間の脳には約150mlの「脳脊髄液」が存在することが分かっています。無色透明の液体です。人間の脳はこの脳脊髄液の中に浮かんで浸されており、これにより脳が外部の有毒物質に簡単に侵食されないようにするだけでなく、一部の外部ホルモンが脳に及ぼす影響も制限されます。

脳脊髄液は、人間の脳内で脳室から脳中脳水道へと方向性を持って流れ、脳の正常な機能を確保します。これらは脳室間孔を通って第三脳室に流れ込み、その後脳水道を通って第四脳室に流れ込みます。各脳室の脈絡叢で生成された脳脊髄液は、第四脳室に流れ込み、第四脳室の正中孔と外側孔を通って脳と脊髄のくも膜下腔に流れ込みます。最後に、脳脊髄液は矢状静脈洞の横にあるくも膜顆粒を通って上矢状静脈洞に逆流し、脳脊髄液が静脈系に逆流できるようになります。もっと鮮明に表現すると、脳室と脳水道は、実際には脳内の「穴」と「窪み」として見ることができます。脳には、第一脳室、第二脳室、第三脳室、第四脳室という 4 つの大きな「穴」があり、そこには「水」が満たされています。人間の脳には下水道に似たもう一つの「穴」、つまり脳水道があります。脳脊髄液はこの「穴」を通って脳から流れ出ます。

脳脊髄液は継続的に生成され、吸収されて静脈に戻り、中枢神経系でリンパの役割を果たします。特定の栄養素を脳細胞に供給し、脳組織から代謝産物を輸送し、中枢神経系の酸塩基バランスを調節します。同時に、脳と脊髄にかかる圧力を緩和し、脳と脊髄を保護し、サポートします。また、循環を通じて頭蓋内圧を調節することもできます。たとえば、脳への血液供給が不足すると、脳脊髄液の減少によって頭蓋内圧が低下し、血液供給が増加します。

人間の脳には本当に水があるので、私たちは「洗脳」されてしまうのでしょうか？脳の洗浄システムは本当に道路清掃車のように機能し、夜間に水を交換し、日中は停止するのでしょうか? 「洗脳」は確かだが、脳は夜間に「水を交換する」ことが多いという理論的研究については、科学界はまだ結論に達していない。

2019年にサイエンス誌に発表された新しい研究によると、私たちが眠るたびに、脳内で素晴らしいことが起こるそうです。まずニューロンが静かになり、数秒後に血液が脳から流れ出て脳脊髄液が流れ込み、リズミカルなゆっくりとした波で脳を「洗浄」するのです。神経活動のゆっくりとした波は記憶を定着させるのに役立ち、脳脊髄液は脳から代謝老廃物を除去します。

2024年2月にネイチャー誌に掲載された研究でも、人が眠っているときには、多数のニューロンが協力して約40Hzの周波数の波を発生させ、それが脳組織への脳脊髄液の流入を促進し、脳組織内の老廃物を運ぶ間質液の排出を促進し、それによって脳に有害なさまざまな老廃物を除去すると述べられています。これは、頭蓋骨内の頭蓋内容積が一定であると簡単に理解できます。人が活動しているとき、酸素や栄養素などを供給するために血液が必要です。より多くの血液が脳に流れ込むため、それを補うために他の体液、つまり脳脊髄液を流出させる必要があります。睡眠中は血液が流れ出て、脳脊髄液が脳の隙間に入り、日常の活動で生じた老廃物を除去します。

しかし、2024年5月にNature Neuroscienceに掲載された論文では、マウスの脳内での覚醒時、睡眠時、麻酔時の代謝物のクリアランス率を直接測定することで、睡眠中と麻酔時には脳内の物質のクリアランス率が大幅に低下することが判明した。この結果はこれまでの研究結果とは全く対照的であり、過度の睡眠が脳の機能不全を引き起こす可能性があることを示唆している。これは、睡眠の中心的な機能は脳から毒素を除去することであるという従来の概念に疑問を投げかけます。もちろん、科学的な議論はよく行われており、睡眠が「水を変える」速度が高いか低いかという問題はまだ結論が出ていません。しかし、夜に「水を変える」か、昼間に「水を変える」かに関係なく、脳内の不純物を浄化する働きを無視することはできません。

脳脊髄液は脳から老廃物を除去するために使用されるため、脳と脊髄にのみ存在すると思われるかもしれません。実際のところ、その名前は非常に誤解を招くものです。この透明な液体は周囲の臓器を浄化し、栄養を与え、保護し、また体の神経を洗い流します。

2024年9月に『サイエンス・アドバンス』誌に掲載された最新の研究では、脳脊髄液は実際に体全体に浸透する可能性があることが指摘されています。約2年半前、研究チームは外科的研究中に、人間の頭蓋骨に生理食塩水を注入すると手首の末梢神経も腫れることを発見した。研究者らは、より微細な金ナノ粒子トレーサーをマウスに注入して実験を繰り返し、より小さな金ナノ粒子は脳脊髄液とともに体中の末梢神経、さらには坐骨神経まで移動できるのに対し、より大きな粒子は脊髄と末梢神経の起始部との境界に留まることを発見した。この研究は、脳脊髄液中に浮遊する小さなシグナル分子、栄養素、さらには薬剤が神経に送達される可能性があることを示唆している。将来的には、この新しい脳脊髄液の流れのメカニズムを利用して、神経疾患に対するより正確な治療戦略を設計できるようになるかもしれません。例えば、脳脊髄液送達システムを通じて、鎮痛剤を含む特定の薬剤を、従来の薬剤送達方法における複雑な血液脳関門の障害を回避して、病変のある末梢神経に直接送達することができます。さらに、この発見は、アルツハイマー病やパーキンソン病などの神経変性疾患のメカニズムをより深く理解するのに役立つかもしれません。これらの発生は中枢神経系の病変に関連しているだけでなく、末梢神経の関与も重要な役割を果たしている可能性があります。

つまり、脳脊髄液は中枢神経系の「守護者」であるだけでなく、複雑な流れのネットワークを通じて末梢神経の健康も維持しているのです。人体の複雑な謎を解明するには多くの課題がありますが、科学者のたゆまぬ研究と探求により、将来、基礎科学研究から臨床応用までのあらゆる小さな前進は、生命の継続に向けた大きな前進となるでしょう。

この記事は科学普及中国創造育成プログラムの支援を受けた作品です。

著者: 陳定新

査読者: 桂 亜星、上海第一人民病院神経科主任医師

制作：中国科学技術協会科学普及部

制作：中国科学技術出版有限公司、北京中科星河文化メディア有限公司