科學(xué)家確認(rèn)熬夜損傷大腦 睡眠能幫助大腦“重置”

睡眠是生存必不可少的行為，并且睡眠時(shí)長和質(zhì)量不佳都會(huì)影響第二天的精神狀態(tài)，最直觀的反應(yīng)便是打盹，思維緩慢和反應(yīng)力下降。除了能感受到的這些“副作用”，大腦對(duì)缺覺也會(huì)非常敏感。

或許我們會(huì)以為睡覺的時(shí)候身體是完全靜息的，但實(shí)際上大腦中仍然開展著復(fù)雜的活動(dòng)，這些活動(dòng)主要幫助它從白天的繁雜工作中恢復(fù)過來，比如類淋巴系統(tǒng)會(huì)將干凈的腦脊液沖進(jìn)大腦，然后將白天累積的廢物帶走，減少毒性物質(zhì)對(duì)神經(jīng)細(xì)胞的損傷。

而在近日《自然》雜志的一項(xiàng)研究中，來自倫敦大學(xué)學(xué)院的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，睡覺還有一個(gè)重要作用，那就是幫助大腦“重置”。在我們清醒的時(shí)候，大腦需要控制和協(xié)調(diào)各種輸入信號(hào)，并且給出行動(dòng)指令，這就意味著許多神經(jīng)元之間會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的連接來實(shí)現(xiàn)信息傳遞。

這些連接并非沒有代價(jià)，它們往往會(huì)消耗大量的能量。根據(jù)突觸穩(wěn)態(tài)假說，清醒期間的突觸增加是不可能無限發(fā)生的，如果一直保持這種狀態(tài)不僅不利于學(xué)習(xí)新的事物，從能量供給上也不可持續(xù)。而睡眠就是減少和斷開突觸的關(guān)鍵階段，這種變化對(duì)于大腦中絕大多數(shù)的興奮性突觸都是存在的。

為了更清楚地觀察睡眠時(shí)的神經(jīng)元活動(dòng)，作者選取了透明的斑馬魚作為模型。他們通過基因工程選擇性地標(biāo)記了斑馬魚的突觸，使其更容易成像，并在24小時(shí)周期中觀察突觸活動(dòng)變化。

研究通過開、關(guān)燈來調(diào)控斑馬魚的晝夜節(jié)律，由于斑馬魚是晝行動(dòng)物，充滿燈光時(shí)斑馬魚更加活躍。成像結(jié)果顯示，白天的時(shí)候突觸的數(shù)量會(huì)逐漸上升，而到了夜間突觸數(shù)量又會(huì)減少，回落到更低的水平。

除此之外，研究還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)關(guān)鍵特征，首先是這種突觸平衡過程是否發(fā)生取決于睡眠壓力有多大，通俗來說就是有多久沒睡覺了。個(gè)體對(duì)睡眠的需求越強(qiáng)烈，睡眠時(shí)就會(huì)顯著發(fā)生突觸清除事件。反之如果睡眠需求不高，即使通過藥物誘導(dǎo)睡眠狀態(tài)，斑馬魚的突觸數(shù)量非但不減少，還會(huì)緩慢增加。

研究人員采取了一種溫和的手動(dòng)睡眠剝奪方案，使斑馬魚幼體在夜間開始時(shí)保持4小時(shí)清醒狀態(tài)，然后再進(jìn)入睡眠狀態(tài)。在睡眠剝奪前后，研究人員觀察了斑馬魚幼體單個(gè)神經(jīng)元的突觸變化，觀察時(shí)間點(diǎn)為睡眠剝奪前、睡眠剝奪后以及第二天早上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在睡眠剝奪后的恢復(fù)期，神經(jīng)元的突觸丟失率提高到l平均每小時(shí)2.2個(gè)突觸。

“假如可以在人類中確認(rèn)這種模式，那就說明午休短暫的休息對(duì)突觸平衡沒有太大作用，一定要在晚上睡眠需求高的時(shí)候睡一覺才行?！毖芯康耐ㄓ嵶髡逬ason Rihe教授表示。而另一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是，作者只在斑馬魚的夜間睡眠階段的前半段觀察到了突觸清除現(xiàn)象，而在后半段則沒有變化。

作者指出，這種突觸清除有助于第二天產(chǎn)生新的突觸連接，為學(xué)習(xí)新事物做好準(zhǔn)備。而還有一些其他作用，比如細(xì)胞損傷修復(fù)或許會(huì)在后半段睡眠中完成，這需要未來更多研究解開其中的謎團(tuán)。