《自然》子刊：睡眠作用的新理论

研究人员通过实验验证关于睡眠作用的新理论：学习仅仅是在我们醒着的时候进行，睡眠的作用主要是维持我们大脑的最基本功能，让突触保持精简和高效。

　　

生物通报道：经验告诉我们，在清醒状态下忙十几个小时之后，我们的大脑几乎不能吸收任何东西了；但睡了一觉之后，我们又精神抖擞了。

 

威斯康辛大学医学和公共卫生学院的一项研究深入研究了这一现象。该研究发表在2008年1月20日《Nature Neuroscience》（在线版）上。睡眠对大脑应对环境的能力非常重要。这种被称为可塑性的能力，是学习能力的关键。研究人员用几种方法证实，在小鼠清醒的时候，神经细胞的突触比其在睡眠的时候强。

 

该项新发现证实了他们关于睡眠的作用的假说：当人们睡眠的时候，突触将变小，以便为新的一天做准备，为新的一轮学习和突触增强做准备。这一假设目前还有高度的争议性。

 

精神病学副教授、该项研究的作者Chiara Cirelli说，人的大脑耗费将近80%的能量供给突触的生理活动。在各种刺激下，突触不断增加，神经连接不断增强。大脑中数以百万的神经元，每一个都包含数千个突触，其需要消耗的能量可想而知。Cirelli说，这种方式消耗的能量是巨大的，是无法持久的。这意味着我们要有一个休息期，让我们不必再对环境的刺激作出反应，让突触的活动有机会停下来。Cirelli认为，这就是为什么所有的活体都需要休息。如果缺乏睡眠，大脑就会到达一个饱和点，此时它消耗的能量已经超出负荷，存储的能量无法再供给突触的活动，就没有能力进一步学习了。

 

为了验证这个理论，研究人员对小鼠进行了分子生物学和电生理的研究，以确定睡眠和情形期间，突触的增强或弱化作用。在其中的一组实验，他们测量小鼠大脑切片中特定受体或结合位点的数量，而这些受体或结合位点是位于突触上的。

 

Cirelli表示，近来的研究已证实，突触的活性越高，进入突触的谷氨酸受体越多，突触的体积也就越大，变得越强。

 

这个研究小组惊奇地发现，与睡眠的时候相比，小鼠在清醒的时候受体的数量差不多增多了50%。

 

在第二个分子生物学实验，这些科学家研究了有多少受体发生了磷酸化--这也是突触增强的一个指标。他们发现，清醒时磷酸化的水平远高于睡眠时。测量其他突触增强时活跃的酶，结果也都一致。

 

为了增加说服力，Cirelli及同事也在活的小鼠中测量由不同时期突触变化引起的电信号。这个方法是在小鼠醒来或入睡后，用电极刺激小鼠大脑的一边，然后在另一边测量其“诱发反应”。整个过程类似于作脑电图。

 

该研究再次证明，在相同的刺激下，长期清醒后的电反应，比睡眠时要强。表明在清醒时突触确实变得更强。

 

Cirelli说，综合上述结果，这些分子生物学和电生理测量得到的数据非常复合假设，清醒时大脑的电路非常强，而睡眠可以让它们维持在基准水平以进行恢复。

 

她和同事提出的上述理论，被称作突触平衡假说“synaptic homeostasis hypothesis”，与目前许多科学家对睡眠如何影响学习的看法背道而驰。现在科学家普遍认为，睡眠时突触的活性增高，它们要不断地巩固清醒时获得的信息。

 

她说，我们不这么想。我们认为学习仅仅是在我们醒着的时候进行，睡眠的作用主要是维持我们大脑的最基本功能，让突触保持精简和高效。（生物通，揭鹰）