人们普遍认为，睡眠的一个关键功能是积极清除大脑中的代谢物和毒素。然而事实确实如此吗？

睡眠是一种脆弱的不活动状态。由于这种脆弱性带来的风险，大多数研究人员认为睡眠也必须带来一些基本的益处。然而，这些益处是什么仍然是一个谜。一种假说认为，睡眠使用“淋巴”系统清除大脑中的代谢物和毒素，这一过程在清醒状态下无法有效运作，这个想法对于很多研究具有重要的意义。例如，有人发现长期睡眠不足导致毒素清除减少可能会加剧阿尔茨海默病。

代谢物和毒素如何从大脑中清除尚不清楚。淋巴假说认为，在非快速动眼（NREM）睡眠期间，淋巴液的大量流动，而不仅仅是扩散，会主动清除脑实质中的溶质，该流动由动脉搏动建立的静水压力梯度驱动，镇静剂量的麻醉药，可诱导类似于深度NREM睡眠的状态，并且增加清除率。然而，睡眠是否确实通过增大流量来增强清除率尚未解决，所以有学者的研究直接测量小鼠在不同警觉状态（清醒、睡眠或镇静）下大脑中的清除率和液体运动。

这项试验首先确定了荧光染料（异硫氰酸荧光素，FITC-葡聚糖）在小鼠大脑中的扩散系数（D）。通过测量不同分子量的 FITC- 葡聚糖在琼脂糖“脑模型”凝胶中的扩散来验证他们的方法，修改到接近脑组织的光散射和光吸收特性时，光照强度的分布很接近于半球形的正态分布。在漂白30秒后，立即记录了未漂白的染料进入漂白容积时荧光反应的恢复情况。这是直接测量得到的扩散系数。然后，使用4 kDa FITC 葡聚糖在体内测量D，与凝胶试验不同的是，这次利用脑切片建立光在大脑中的传播，这个模型也很接近半球形正态分布，与上述凝胶实验一样，荧光回收率与理论预测一致，从时间过程中得到了有效组织的D值，同时也确定了警觉状态。可以观察到4kDa FITC- 葡聚糖在警觉状态或右美托咪啶(200μg/kg^-1; 腹膜内(i.p.)镇静下的扩散系数没有显著变化，在日夜循环期间也是一样。这些结果表明弥散动力学在睡眠或麻醉期间不会改变。试验可能已经检测到 >0.5μm/s 的警戒状态之间的整体流量变化，但是不能排除周围组织中小距离上相反方向的成对流动变化，这可能已经平均化，因此大脑清除率可能已经发生了变化。因此，扩展了实验以测量不同警觉状态下的大脑清除率。

同样地，也分别在凝胶和小鼠体内做了相应试验，小鼠被注射了生理盐水或者麻醉药，睡眠和清醒状态的数据也分别被记录。结果表明，注射生理盐水的对照组的脑清除率为70-80%，证明脑清除的正常机制没有被破坏；值得注意的是，在麻醉药存在的情况下，这种清除大大减少；与保持清醒的小鼠相比，在睡眠的小鼠中也观察到清除率降低。试验还测量了脑电功率谱，发现峰值清除率和δ(0.5-4Hz)功率之间呈弱负相关，意味着睡眠越深，清除率越低。

实验表明，在睡眠和麻醉期间，大脑清除率降低，这与很多文献的结论相反。这些作者观察到，在睡眠和麻醉期间，通过大脑池注入脑脊液(CSF)的荧光染料进一步渗透到大脑皮层。他们认为，这表明在这些状态下，分子进入大脑皮层的速度必须更快。然而，任何大脑区域中染料的浓度将始终是其到达速率与其离开速率之间的差值，因此在睡眠和麻醉中增加的染料渗透可以通过降低的清除率来解释而不是增加的进入速率。事实上，几乎所有被解释为睡眠或麻醉改变大脑清除率的实验都涉及向脑脊液中引入标记物，然后进入脑实质。在这种情况下，标记的进入、退出和再分配都是同时发生的，这极大地混淆了清除的任何量化。

这项研究通过测量雄性小鼠大脑中荧光分子的清除和流动，表明这种活动实际上与睡眠和觉醒或麻醉无关。并且证明，在睡眠和麻醉期间，大脑清除率显著降低，而不是增加。

麻醉药和睡眠如何抑制大脑清除的确切情况尚未可知，但值得注意的是，麻醉药显著减少了大脑的脑脊液流出。但是无论机制如何，这项研究的结果都挑战了睡眠的核心功能是清除大脑中毒素的观点。