睡眠剥夺损害人脑的分子清除

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MRI造影剂GadoButrol鞘内施用，并用作CSF示踪剂。 MRI采集在多个时间点进行：预先对比，0-1.5小时，1.5-3小时，4.5-7小时（第1天），24小时（第2天），48小时（第3天）和4周后。分配给总睡眠剥夺的个人从第1天开始唤醒2.从第2天到第3天，他们被允许在没有限制的情况下睡觉。将睡眠剥夺群与对睡眠（睡眠组）没有限制的受试者进行比较，他从第1天的晚上睡着了，直到第2天的早晨，在此期间记录主观睡眠质量。研究设计的说明书在补充图中提出。1。

目前对临床指示的鞘内施用卡扎杜罗尔毒性施用，并不用于健康个体。因此，该研究仅限于奥斯陆大学医院 - Rikshospitalet（表1）的神经外科术语临床后处理患者，并进行临床表征鞘内对比增强MRI。我们邀请连续患者接受睡眠剥夺;睡眠群体的参与者包括患者与睡眠剥夺小组匹配的患者，就暂定诊断，年龄和性别。不使用其他选择标准。排除标准包括：对造影剂的过敏反应的历史，严重过敏反应的历史一般，肾功能障碍的证据，怀孕或母乳喂养雌性，年龄＆lt; 18或＆gt; 80年。

显示为数字的分类数据;连续数据显示为平均值±标准偏差。组之间的显着差异是通过独立样本T检验来确定连续数据和Pearsonχ2进行分类数据的测试。 BMI =体重指数; IIH =特发性颅内高血压; ns =非重大。指出了第1天至第2天的主观睡眠质量。

显示为数字的分类数据;连续数据显示为平均值±标准偏差。组之间的显着差异是通过独立样本T检验来确定连续数据和Pearsonχ2进行分类数据的测试。 BMI =体重指数; IIH =特发性颅内高血压; ns =非重大。指出了第1天至第2天的主观睡眠质量。

该研究使用了3吨飞利浦Ingenia MRI扫描仪（飞利浦医疗系统），在所有时间点应用相等的成像协议设置以获取矢状3D T 1加权卷扫描。使用以下成像参数：重复时间=“最短”（通常为5.1毫秒），回声时间=“最短”（通常为2.3毫秒），翻转角度= 8°，视场= 256×256厘米和矩阵= 256× 256像素（重建512×512）。我们采样184个连续（重叠）切片，1毫米厚度，自动重建为368个切片，厚度为0.5毫米;每个图像采集的总持续时间为6分钟和29秒。为了确保MRI切片放置和取向的一致性和再现性，使用基于MRI数据（SmartExam TM，飞利浦医疗系统）的地标检测的自动解剖识别协议来定义图像堆栈的切片取向。

在对比度预先发生后，通过介入神经皮层进行鞘内注射加巴福酚。通过穿刺针的CSF回流验证了注射器尖端在蛛网膜下腔空间中的正确位置。将加巴福洛尔以0.5mmol（0.5mL 1.0mmol / ml甘蔗酰桶;Gadovist®，Bayer Pharma Ag）施用。注射后，指示患者在桌子上围绕车身轴线旋转。研究参与者保持平坦，直到最后的MRI收购第1天，然后允许此后自由移动。

加巴福洛尔增加了水的弛豫，因此导致在CSF或脑组织中存在的图像灰度术后的较高信号强度。因此，T 1信号强度提供了示踪剂浓度的半定量测量。

多个MRI采集被对齐，我们使用FreeSurfer软件（6.0版）（http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/）进行分段，局部局部数据的分段，局部划分和登记/对齐。从FreeSurfer获得的分割和局部用于调查CSF示踪剂引起的T 1强度的增加。这些方法在审查中记录（FISCHL，2012）。使用混合水域/表面变形程序（Segonne等，2004）除去非脑组织，其次是自动化的Talairach转换和解剖白物的分割，深灰质结构（包括海马，杏仁鹿，尾部，腐烂和心室）（Fischl等，2002,2004）。如前所述，每位患者的磁共振图像用于创建注册到基线的中值模板（Reuter等，2012）。因此，对于每个患者，使用刚性变换将磁共振图像注册到相应的模板（Reuter等，2012）。随后通过V.V手动检查注册。纠正任何注册错误。

对于组级别的图像分析，使用所有时间点的所有受试者的扫描创建模板。使用“mri_robust_template”创建模板，并在FreeSurfer中分段为“Recon-全部”;此后，目前检查所有分割的可能误差，而不是披露两组模板之间的任何结构差异。利用对齐的图像数据和模板分割，在给定时间点创建每个组的中值图像。对于每个组，计算了来自最后一次点至第2天的第1天至第2天的强度的相对增加。图2中所示的差分图是通过从睡眠组中的中值相对增加中减去睡眠剥夺群的中值相对升高来产生1。最后，为了可视化，将每个分段区域分配各个区域中的差分图的中值。

为了调整MRI扫描之间的灰度度的变化，每个时间点的T 1信号单元由感兴趣的参考区域的T 1信号单元除以各个时间点。感兴趣的参考区域被置于轨道的后部内。在补充图2中示出了参考感兴趣区域的放置。该比率表示“标准化T 1信号单元”并校正由于自动图像缩放引起的图像灰度的任何基线变化。

持续数据作为平均值（标准偏差，SD）或平均值（标准误差，SE）呈现。两组评估数据的正常分布。我们从图像分析中估计了0（预造影），0-1.5小时，1.5-3小时，4.5-7小时，24小时，48小时和4周随访。通过使用对象特异性随机截距的最大似然估计，用线性混合模型评估重复的测量，并包括脑部脑段的嵌套随机效应的主区案名。使用统计模型的估计边际均值，我们在不同的随访点测试了睡眠剥夺组和睡眠组之间的差异。

使用SPSS版本26（IBM Corporation，Armonk，NY）和Stata / SE 15.0（Statacrop LLC，College Station，TX）进行统计分析。在0.05级（双尾）接受统计显着性。

从第1天到第2天（睡眠剥夺群体）的七个人接受了总睡眠剥夺，17人从第1天到第2天（Sleep Group）睡觉。两组类似于年龄，性别，体重指数（BMI）和试点诊断（表1）。虽然睡眠剥夺群体中的个体从第1天到2日睡眠，但睡眠组中的个体从第1天到2日睡眠6.4±1.9 H睡眠。主观睡眠质量在10个个人中“深刻”，“五”和五个两个受试者的“光”（表1）。

在鞘内注射之后，示踪剂在甲基气管瘤的蛛网膜下腔中分布，主要是在基底粪便和脑表面上的主要动脉躯干（前部，中间和后脑动脉），允许与CSF（补充视频1）自由混合。在CISTerna Magna水平的每个图像体积中手动放置一个感兴趣区域，以评估CSF空间中的示踪性富集（补充图3）。在所有研究参与者中确认了颅内CSF空间的跟踪器富集，在整个成像期间睡眠剥夺和睡眠组之间的富集水平没有差异（补充表1）。

CSF中的归一化MRI T 1信号，指示CSF空间中的示踪性富集，睡眠和睡眠剥夺群体（补充表1）之间是可比的。鞘内注射后，CSF示踪剂富集了蛛网膜下腔CSF空间;在4.5-7℃下，睡眠（P <0.001）和睡眠剥夺（P = 0.007）组，但组之间没有差异，归一化T1信号显着增加。

示踪剂加巴福洛尔富集脑组织。值得注意的是，脑组织中的示踪剂增强代表血管外空间中的分子运动（即血管外和间隙空间）。富集在所有主要大脑区域（图2）中富集的示踪剂。针对图3中的睡眠组的一个个体说明了大脑血管外隔室内的示踪剂的富集的时间过程。3（参见补充视频2）。此外，补充表2对4.5-7小时后的T 1信号的显着变化进行了宽范围的脑位置，这表明脑组织中CSF示踪剂的血管外富集。可以看出，CSF示踪剂通过几乎所有检查的大脑区域。对于大多数大脑次区域，除了几个地点之外，群体之间的群体之间的富集富集毫无差异。

我们的主要问题是大脑畸形内的示踪水平是否在整个睡眠剥夺的一夜不同之后。这里将被定义为衰减增强曲线上的示踪剂水平的升高为来自大脑的分子间隙。一天晚上，两组仍然在大脑内显示出大量的示踪性富集，但与睡眠组相比，睡眠剥夺组的示踪剂富集较高（图1）。在24小时后，在两组的CSF空间内（图4A）的CSF空间内类似的示踪剂水平相似，证明来自CSF空间的示踪剂的间隙不受睡眠剥夺的影响。另一方面，在睡眠剥夺小组中，脑皮层（图4B）和脑白物（图4C）中显着增加了示踪剂水平，作为降低示踪间隙的标志。此外，睡眠剥夺的分子间隙受损的损害在结构中通常被认为是肢体系统的一部分或紧密相关的部分，例如氨基达拉，海马，核心，前额叶皮质，insula和Cingulum（图5和补充表3 ）。

在24小时至48小时的时间点之间，没有对任何组中的睡眠限制。仍然，在睡眠剥夺组中，脑组织中的示踪水平仍然在48小时内升高（图1,5和补充表3），表明睡眠夜晚不会被无限制的1天恢复期立即得到补偿睡觉。

在睡眠剥夺后四十八小时，在众多白质区区（补充表3）中，群体之间的差异。我们不能得出结论是否主要是睡眠干预的效果，或在上面的皮质中的不同示踪水平的效果。白质富集白质与富集脑皮质的富集在4-5-7小时（图6A），24小时（图6B）和48小时（图6C）后富集脑皮质的富集。因此，我们在白质内观察到的事件似乎依赖于灰质的富集。

在4周后，与在任何组（补充表4）中的鞘内CSF示踪剂施用之前（补充表4）中的鞘内CSF示踪剂给药，即在任何组中的任何组中没有留下造影剂的迹象，没有差异。

本研究提供了第一个体内证据，即睡眠剥夺导致来自人脑的分子间隙受损，随后的睡眠可能不会补偿一夜间隙失效。

两组与年龄，性别和初步诊断相当。 CSF空间中的示踪水平在整个研究时期中具有相似，因此在任何时间点都不应在脑组织中没有混淆不同水平的示踪剂。 最后，我们将睡眠干预视为唯一的因素，伴随着来自BR的示踪剂的障碍 ......