睡眠は人間の脳における神経血管および流体力学的カップリングを変化させる

睡眠は脳組織の恒常性を維持するために不可欠であり、これは脊髄液（CSF）の溶質輸送の促進によって実現されます。インフラスロー（<0.1 Hz）の血管運動、CSFの流れ、及び電気生理学的ポテンシャルはすべて睡眠中に増加しますが、人間の脳におけるCSFの流れの潜在的なドライバーとしてそれらの寄与は不明です。これを調査するために、健康なボランティアの睡眠-覚醒状態におけるこれらの信号を機能的MRIの血中酸素濃度依存（BOLD）、脳波計、および機能的近赤外線スペクトロスコピーを使用して測定しました。その後、フェーズ転送エントロピーを用いてこれら三つの信号間の指向性カップリングパターンを研究しました。覚醒状態では、電気生理学的ポテンシャルと水濃度の変化が、古典的な機能的過血流を反映する全脳の血行動態BOLD変化を予測しました。睡眠中には、これらの相互作用が変化し、ネットの指向性が失われ、相互作用がより双方向になりました。我々の結果は、睡眠中の神経の変化に加えて、血管運動駆動の流体力学的波のような非神経プロセスが人間の脳の活動に対してより大きな影響を持ち始めることを示しています。