|
睡眠的意義究竟是什么？最新研究顯示，睡眠是為了忘記白天學(xué)到的一些東西：大腦在人處于睡眠狀態(tài)時會自行進(jìn)行編輯,，修剪白天清醒時形成的神經(jīng)元突觸,。 這些年來，對于我們?yōu)槭裁匆X,，科學(xué)家們提出了很多的說法,。有的稱睡眠是人節(jié)省能量的一種方式。有的人說,，睡眠帶來了清除大腦細(xì)胞廢物的機會,。還有的人說，睡眠只是迫使動物們平靜地躺下來,，從而避免被捕食者發(fā)現(xiàn),。 為了學(xué)習(xí)，我們得在我們大腦中的神經(jīng)元之間形成連接,，又或者說是突觸,。這些連接讓神經(jīng)元能夠快速而高效地向另一個神經(jīng)元傳遞信號。我們在這些網(wǎng)絡(luò)中存儲新的記憶,。 2003年,，威斯康辛-麥迪遜大學(xué)的兩位生物學(xué)家朱利奧·托諾尼和奇亞拉·西雷利提出，白天突觸大量形成,，我們的大腦回路因而變得“非常嘈雜”,。他們指出，當(dāng)我們睡覺的時候,，我們的大腦會在噪聲中修剪那些突觸來傳遞信號,。 在此后的數(shù)年里，托諾尼,、西雷利以及其他的一些研究人員發(fā)現(xiàn)大量的間接證據(jù),，來支持這種所謂的突觸穩(wěn)態(tài)假說。例如,，他們發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元能夠修剪它們的突觸,。在針對堆積成塊的神經(jīng)元的實驗室實驗中，科學(xué)家們對它們施加藥物,，促使它們生長出額外的突觸,。后來，那些神經(jīng)元修剪了部分新生產(chǎn)出來的突觸,。 其它的證據(jù)來自大腦發(fā)出的電波,。在深度睡眠期間，大腦電波呈現(xiàn)減少,。托諾尼和西雷利認(rèn)為是突觸減少導(dǎo)致這種變化,。4年前,，托諾尼和西雷利得到了通過觀察突觸本身來檢驗他們的理論的機會。他們獲得了一種針對腦組織的切片機,，他們用它來從老鼠的腦部切出腦薄片,。 來自兩人的實驗室的助理科學(xué)家路易莎·德·維沃領(lǐng)導(dǎo)了一項有關(guān)取自老鼠（有的處在覺醒狀態(tài)，有的睡眠狀態(tài)）的腦組織的高難度研究,。她和同事確定了共計6920個突觸的大小和形狀,。他們發(fā)現(xiàn)，睡眠中的老鼠腦中的突觸比覺醒的老鼠要小18%,?！斑@個變化如此之大，讓人非常驚訝,?！蓖兄Z尼說道。 另一項研究則是由約翰·霍普金斯大學(xué)博士后研究員格雷漢姆·迪林領(lǐng)導(dǎo),。迪林和同事是要通過研究老鼠腦部的蛋白質(zhì)來探究突觸穩(wěn)態(tài)假說,。“我確實是要從這種有關(guān)具體細(xì)節(jié)的角度來研究這個問題,?！钡狭终f。 在一項實驗中,，迪林和同事打造了一個微小的窗口來觀察老鼠腦部內(nèi)的情況,。之后，他們增加了一種化學(xué)物質(zhì)來點亮腦突觸上的表面蛋白質(zhì),。通過該微小的窗口,，他們發(fā)現(xiàn)表面蛋白質(zhì)的數(shù)量在老鼠睡眠期間呈現(xiàn)減少。這正是突觸減少時你預(yù)期會發(fā)生的情況,。 迪林和同事接著尋求從分子角度探究這種變化的觸發(fā)原因,。他們發(fā)現(xiàn)，在夜間,，突觸內(nèi)會增加或減少數(shù)百個蛋白質(zhì),。而其中一種蛋白質(zhì)尤為突出，它就是Homer1A,。 在以往針對培養(yǎng)皿神經(jīng)元的實驗中,，Homer1A被證明對于突觸修剪非常重要。迪林因而想知道它在睡眠中是不是也很重要,。為了找到答案,，他們專門研究因基因改造而無法生產(chǎn)Homer1A蛋白質(zhì)的老鼠。這些老鼠會像普通老鼠那樣睡覺,，但它們的突觸并沒有像普通老鼠那樣改變它們的蛋白質(zhì),。 迪林的研究表明,，睡意促使神經(jīng)元生產(chǎn)Homer1A，使得它被傳送到神經(jīng)元的突觸,。而當(dāng)老鼠進(jìn)入睡眠狀態(tài)時,，Homer1A會啟動突觸修剪機制。為了了解這種突觸修剪機制如何影響學(xué)習(xí),，科學(xué)家們對普通的老鼠進(jìn)行了記憶測試。他們將老鼠放入一個房間,，在房間里,，如經(jīng)過門的一個區(qū)域，它們就會受到溫和的電擊,。 那一晚,，科學(xué)家們給部分老鼠的腦部注入了一種化學(xué)物質(zhì)。實驗證明,，那種化學(xué)物質(zhì)會阻止培養(yǎng)皿神經(jīng)元修剪它們的突觸,。次日，科學(xué)家們將所有的老鼠放回它們之前呆過的那個房間,。兩組老鼠在很大一部分時間里都因為回想起被電擊的經(jīng)歷而害怕得無法動彈,。 而當(dāng)研究人員將那些老鼠放到不同的房間時，他們發(fā)現(xiàn)了一大差異,。普通的老鼠會好奇地四處嗅探,。而因被注入化學(xué)物質(zhì)而無法在睡眠時修剪腦部突觸的那些老鼠，則再一次無法動彈,。 迪林認(rèn)為,，被注入化學(xué)物質(zhì)的老鼠無法記住它們具體是在哪一件房間受到電擊。由于在夜間沒有進(jìn)行突觸修剪,，它們的記憶最終變得很混亂,。托諾尼和同事在實驗中發(fā)現(xiàn)，那種突觸修剪不會影響到所有的神經(jīng)元,。有五分之一的突觸沒有任何的變化,。這些突觸可能藏有不應(yīng)被干預(yù)的固定記憶。 “你可以以一種聰明的方式遺忘,?！蓖兄Z尼說道。另一方面,，也有研究人員警告稱,，這些新發(fā)現(xiàn)并不能明確證明突觸穩(wěn)態(tài)假說。華盛頓州立大學(xué)睡眠研究者馬科斯·弗蘭克認(rèn)為,，很難說大腦在夜間的變化是睡眠引起的,，還是生物鐘引起的,。“這是這一研究領(lǐng)域的一個普遍問題,?！彼硎尽?div> 俄亥俄睡眠醫(yī)學(xué)研究所馬庫斯·施密特說道,，雖然大腦確實可能會在睡眠期間修剪突觸,，但他對這是否就是睡眠存在的主要原因表示懷疑。談到最新的研究,，他說,，“它們干得很好，但問題是,，突觸修剪是睡眠的一個機能,，還是只是普通的機能？”施密特指出,，不只是大腦,，很多器官似乎在睡眠期間都有不同的運作。例如,，內(nèi)臟似乎會生產(chǎn)出很多的新細(xì)胞,。 托諾尼稱，這些新發(fā)現(xiàn)應(yīng)當(dāng)會促使研究人員去研究當(dāng)前的安眠藥對大腦產(chǎn)生怎樣的影響,。雖然該類藥物可能有助于人們?nèi)朊?，但它們也有可能會干預(yù)到形成記憶所需的突觸修剪機制?！斑@種藥實際上可能對你不利,。”托諾尼說道,。 未來,，安眠藥可能會精確鎖定睡眠所涉及的分子，進(jìn)而確保突觸得到恰當(dāng)?shù)男藜??！耙坏┠懔私獾交A(chǔ)層面發(fā)生的狀況，你就能夠知道該如何更好地提供睡眠治療,?！蓖兄Z尼說。
|
