你是否发现，随着年龄增长，有些人会出现记忆力下降、反应变慢等问题？这背后，大脑白质的退化可能是关键推手¹。这种变性包括轴突变性、脱髓鞘、小胶质增多和星形胶质病，这些都会损害神经传导，并产生不利于白质维持的炎症环境 ²；更值得关注的是，负责生成和修复髓鞘的少突胶质细胞对缺血缺氧极为敏感，而髓鞘的维护与修复本身就是一项高耗能过程，一旦能量供应不足，白质损伤便会加速发生³。因此，血流对白质功能的维护非常重要。白质就像大脑内部的 “高速公路网”，由无数包裹着髓鞘的神经纤维组成，负责传递不同脑区之间的信号。而支撑这套 “高速网” 运转的，是一套精密的微血管系统 —— 其中，一种名为 “皮质主静脉”（PCV）的特殊血管，扮演着 “排水总管” 的角色，专门负责排出大脑深层组织的血液。

过去，科学家们一直争论：是血管供血减少导致了白质退化，还是白质退化反过来影响了血管功能？2025年8月12日西雅图儿童医院研究所、伯尔尼大学 ARTORG 生物医学工程研究中心、艾伦脑科学研究所、宾夕法尼亚州立大学等机构联合在《Nature Neuroscience》发表名为“Impaired capillary–venous drainage contributes to gliosis and demyelination in mouse white matter during aging ”上的研究给出了明确答案：血管排水系统的 “堵车”，是驱动白质衰老的重要原因。随着年龄增长，PCV 分支下的毛细血管会逐渐收缩、减少，导致大脑深层组织供血不足，进而引发炎症、髓鞘损伤等一系列问题，最终影响认知功能。

简单来说，大脑深层的毛细血管就像 “小巷”，PCV 是 “主干道”。年轻时 “小巷” 通畅、“主干道” 高效，血液能快速排出；年老后 “小巷” 变窄、甚至消失，血液淤积在深层组织，“高速网”（白质）因缺乏充足养分和氧气而逐渐 “老化失修”。更关键的是，研究通过实验证实，只要人为制造类似的轻微供血不足，就能在年轻小鼠身上重现衰老相关的白质损伤，这为干预衰老提供了新靶点。

从血管结构到衰老机制的完整揭秘

（一）研究背景：白质衰老的 “鸡生蛋” 难题

大脑白质退化是衰老相关认知下降的核心特征之一，表现为髓鞘脱落、神经胶质细胞活化（炎症反应）、轴突损伤等。由于少突胶质细胞对缺血高度敏感，且髓鞘修复过程耗能巨大，年龄增长带来的脑血流量减少与血管稀疏现象，常被认为与白质退化相关。但长期以来，学界始终存在一个关键争议：脑血流量减少究竟是导致白质退化的诱因，还是白质退化引发的结果？

由于人类研究难以直接观察微血管的动态变化，且无法建立因果关系，研究团队选择用小鼠作为模型，结合深穿透多光子成像、光片成像、计算机模拟等技术，从微观血管结构入手，全程追踪衰老过程中大脑深层血管的变化，以及这些变化如何影响白质功能。

（二）核心发现 1：大脑里的 “专属排水总管”——PCV 的特殊结构

大脑正常供血循环是维系脑功能稳态的核心闭环：富含氧气与营养的血液经颈动脉、椎动脉进入颅内后，逐级分支为穿透性小动脉，像细密的 “养分输送管网” 深入大脑各皮质层及白质区域，在毛细血管网处完成与脑组织的养分传递及代谢废物交换；随后，表层组织的血液汇入普通静脉，深层组织的血液则通过专属引流通道集中回流，最终所有静脉血汇流后经颈静脉返回心脏，形成持续高效的 “供血 - 交换 - 回流” 循环，为神经元、髓鞘等关键脑结构提供稳定且充足的代谢支持。

为破解 “年龄增长过程中，大脑白质减少与脑血流下降究竟孰因孰果” 这一长期争议，本研究借助小鼠深部多光子成像技术，对皮质第 6 层及胼胝体中髓鞘化组织的微血管网络展开了精准解析。研究首次明确识别出一类稀疏却分布广泛的特殊静脉 —— 皮质主静脉（PCV），它们作为深层组织专属的 “血液引流中枢”，专门负责导出大脑深层区域的血液，而且其结构与人类大脑皮质和 U 形纤维（表层白质）交界处的血管系统高度相似，为跨物种机制研究提供了关键支撑。

进一步研究证实，PCV 是连接大脑深层组织与表层血管的核心 “枢纽”，其独特性体现在：

·结构特征 ：PCV 呈圆锥形，主干贯穿所有皮质层，深层分支延伸至白质（ corpus callosum，胼胝体，大脑最大的白质束），并随着组织深度的增加而延伸出越来越长的分支（图1a-b），且仅占所有上升静脉的 3%-4%，却承担了深层皮质和白质的主要血液引流任务（图 1g-i ）。

图1 人类和小鼠皮层中的 PCV

·分布规律：PCV 稀疏但位置关键，多分布在大脑主要感觉皮层区域（如躯体感觉皮层、视觉皮层），每个功能区通常只有一个 PCV，像 “专属排水总管” 一样服务于特定脑区（图 2j-l ）。

图2 人类和小鼠皮层中的 PCV

·人鼠共性：小鼠的 PCV 结构与人类大脑皮层和 U 型纤维（表层白质）交界处的血管高度相似，意味着研究结果对人类具有重要参考价值。

（三）核心发现 2：衰老导致深层毛细血管 “收缩 + 消失”，引发供血不足

通过深层活体双光子成像技术对比成年小鼠（5-7 个月）和老年小鼠（22-24 个月）的血管结构，研究发现了PCV 结构的年龄相关特异性变化：

·毛细血管减少：深层组织的血管长度密度下降，血管分支复杂度降低（如从 9 支血管组成的分支简化为 3 支），部分毛细血管因血流停滞而逐渐退化消失（图 3d,e）。

图3 老年小鼠血管密度降低，PCV 分支结构简化

·血流 redistribution：血液从深层组织 “转移” 到表层皮质，导致深层白质出现轻度但持续的供血不足（红细胞通量减少约 20%），而表层血流反而增加（图 4e、f）。

·毛细血管收缩：PCV 深层分支（对应皮质 6 层和胼胝体区域）的 “预聚合毛细血管”（连接动脉和静脉的关键血管）直径显著缩小，尤其是清醒状态下，老年小鼠该区域血管收缩更明显，而表层皮质血管反而轻微扩张（图 4d）。

图4 衰老会引发第 6 皮质层 / 胼胝体区域特异性的血管收缩与血流不足

（四）核心发现 3：供血不足直接引发白质损伤，因果关系明确

随着年龄增长，汇聚前毛细血管会逐渐退化；为了验证 “供血不足导致白质衰老”，研究团队设计了两组关键实验：

1.毛细血管消融实验：用激光精准破坏成年小鼠深层的预聚合毛细血管（图5a、b），发现不仅被破坏的血管会退化，其周围的毛细血管也会出现收缩和血流下降，且深层组织的损伤比表层更严重（血流减少 70% vs 50%）（图5e、g、h）。

图5 在体损毁汇合前毛细血管可引发广泛血管收缩与低灌注

2.人为诱导供血不足：给成年小鼠实施单侧颈动脉狭窄手术（图 5a、b ），模拟老年小鼠的轻度供血不足（血流减少约 20%）（图 6c,d ）。结果显示，21 天后，小鼠大脑深层白质出现明显的小胶质细胞活化（炎症）、星形胶质细胞增生（图 6e,f,i,j ），髓鞘完整性也受到破坏（图 6g,k ），与老年小鼠的病理变化完全一致。

图6 在体损毁汇合前毛细血管可引发广泛血管收缩与低灌注

这两组实验直接证明：轻度供血不足是白质衰老的直接原因，而非结果。

（五）核心发现 4：低灌注引发的组织病理变化：白质的 “连锁损伤”

研究通过免疫染色等技术，明确了低灌注与组织病理的直接关联，主要表现为三大核心损伤：

1.神经胶质细胞活化（炎症反应）与髓鞘脱失：低灌注会过度激活本应参与组织修复的小胶质细胞（Iba1 标记）和星形胶质细胞（GFAP 标记），引发慢性炎症并破坏脑组织微环境，同时导致对氧和营养需求极高的髓鞘合成、修复受阻，表现为髓鞘碱性蛋白（MBP）信号强度下降，神经纤维失去 “绝缘保护”。老年小鼠深层白质中 Iba1 + 和 GFAP + 区域面积显著增加，且与低灌注程度高度相关，MBP 信号强度则明显降低（图 6a-c）；人为诱导轻度低灌注后，成年小鼠也会出现类似的炎症激活和髓鞘损伤。

2.血管内皮炎症：低灌注还会引发血管内皮损伤，老年小鼠白质中血管细胞黏附分子 1（VCAM1）表达显著升高，这种分子会促进白细胞黏附在血管壁上，进一步加重血管堵塞，形成 “低灌注→内皮损伤→更严重低灌注” 的恶性循环（图 7d-g）。

图7 轻度单侧低灌注足以诱导同侧胼胝体发生神经胶质增生与髓鞘脱失

值得注意的是，这种损伤并非源于严重缺氧（实验未检测到明显缺氧信号），而是长期的 “代谢供给不足”—— 就像一辆汽车长期低速行驶，虽未熄火，但发动机逐渐磨损。

这项研究通过多技术融合（活体成像、手术干预、计算机模拟），清晰揭示了大脑衰老的一个关键机制：皮质主静脉（PCV）深层分支的毛细血管收缩、退化，导致白质供血不足，进而引发炎症和髓鞘损伤。

这项研究让我们认识到，大脑深层微血管的 "排水系统"——PCV 的功能异常，是连接血管衰老与认知衰退的关键纽带。从识别 PCV 的特殊功能，到明确其在衰老中的核心作用，再到通过实验验证因果关系，科学家们一步步揭开了大脑衰老的神秘面纱。这一发现不仅解答了长期以来的学术争议，更让我们意识到：保护认知功能，要从保护大脑血管做起。通过控制基础疾病、坚持适度运动、保持健康饮食和生活习惯，我们就能在日常生活中为大脑微血管 "减负"，延缓其功能衰退，让大脑在老年依然保持活力。未来，随着对 PCV 机制的进一步探索，相信会有更多精准的诊断技术和治疗方案出现，让“健康老龄化”不再是奢望。

参考文献

[1] Gunning-Dixon, F. M., Brickman, A. M., Cheng, J. C. & Alexopoulos, G. S. Aging of cerebral white matter: a review of MRI findings. Int. J. Geriatr. Psychiatry 24, 109–117 (2009).

[2] Groh, J. & Simons, M. White matter aging and its impact on brain function. Neuron 113, 127–139 (2025).

[3] Dewar, D., Underhill, S. M. & Goldberg, M. P. Oligodendrocytes and ischemic brain injury. J. Cereb. Blood Flow. Metab. 23, 263–274 (2003).