Neuron | 大腦里的 “小海綿”：清醒時膨脹、睡覺時縮小！丁鳳菲/王偉團隊揭示星膠體積動態變化機制

我們每天都在清醒、淺睡、深睡之間不斷切換，大腦也跟著在不同工作狀態里來回轉換。你有沒有想過，在這些狀態變化的背后，大腦里的細胞到底在發生什么改變？那些支撐大腦運轉的關鍵細胞，會不會也跟著我們的清醒與睡眠，悄悄發生著肉眼看不見的變化？

2026年4月20日，復旦大學基礎醫學院丁鳳菲團隊，聯合華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院王偉團隊以及丹麥哥本哈根大學Maiken Nedergaard團隊在《Neuron》上發表研究《Astrocyte cell volume dynamics across cortical states and transitions 》，首次在活體動物中實時觀測到小鼠皮層星形膠質細胞的體積會隨睡眠-覺醒周期動態變化——清醒時最大，NREM睡眠時縮小，REM睡眠時最小。

這一過程由藍斑釋放的去甲腎上腺素通過α1腎上腺素受體驅動。更重要的是，細胞體積與間質腔體積呈反向變化，直接影響神經膠質互作與類淋巴系統的廢物清除效率。

星形膠質細胞真的會“脹大縮小”嗎？

研究團隊使用在體雙光子成像技術，在小鼠皮層長期觀察同一批星形膠質細胞的體積變化。

結果顯示，清醒時星形膠質細胞體積最大；非快速眼動睡眠（NREM）縮小約8.14%；快速眼動睡眠（REM）縮至最小，達21.46%。而且，細胞遠端突起的體積變化最顯著。瞳孔大小也和細胞體積正相關，能直觀反映這一動態。

因此，大腦越清醒，星形膠質細胞越脹；睡得越深，它們越癟。

是什么信號在指揮星形膠質細胞“脹大縮小”？

團隊用光纖光度法結合 GRAB NE 傳感器，檢測到大腦間質中去甲腎上腺素（NE）水平和細胞體積完全同步：清醒高、NREM 睡眠低、REM 睡眠最低。同時用TMA + 離子電滲法測得，間質腔體積和細胞體積反向變化 —— 細胞脹大時間質空間變小，細胞縮小時間質空間變大。

因此，去甲腎上腺素直接決定星形膠質細胞是脹是縮，并同步改變大腦間質的空間大小。

去甲腎上腺素是如何影響星形膠質細胞的？

藥理實驗發現，阻斷α1 腎上腺素能受體，星形膠質細胞直接縮小，阻斷 α2、β 受體則無效果。用化學遺傳學激活藍斑 TH 陽性神經元，細胞體積顯著增加，提前用 α1 受體拮抗劑哌唑嗪可完全阻斷該效應；光遺傳學激活相同神經元，也能讓細胞快速膨脹，拮抗劑同樣可消除變化。

也就是說，藍斑釋放的去甲腎上腺素，通過 α1 受體給星形膠質細胞發信號，讓細胞脹起來。

全文總結

本研究首次在活體證實，小鼠皮層星形膠質細胞體積隨睡眠 - 覺醒周期動態變化，由藍斑釋放的去甲腎上腺素通過 α1 腎上腺素能受體驅動，細胞體積與間質腔體積反向變化，進而調控神經膠質相互作用與類淋巴流，揭示了睡眠 - 覺醒調控的全新膠質細胞機制。

小編寄語：

這項研究給了我們一個提醒：熬夜真的會 “堵” 住大腦。

熬夜時，去甲腎上腺素一直偏高，星形膠質細胞被迫持續膨脹，緊緊擠壓腦細胞間的空隙，大腦的廢物清理系統根本無法工作，代謝垃圾越堆越多。這就是為什么熬完夜，腦子會像漿糊一樣昏沉遲鈍。

相反，睡個好覺時，星形膠質細胞會自然縮小，讓出空間讓大腦順利 “排污”。醒來后頭腦清醒、思路順暢，正是大腦被徹底清理干凈的結果。

因此，好好睡覺，才是給大腦深度清潔和保養的最簡單的辦法。

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2026.03.029

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