研究發(fā)現(xiàn)，動(dòng)物在沉睡時(shí)，大腦神經(jīng)元的聯(lián)系以相同比例變?nèi)酢＿@種大范圍內(nèi)的連接弱化調(diào)節(jié)防止了突觸飽和，重新賦予我們學(xué)習(xí)的能力。這很可能是睡眠必須存在的理由之一。
來(lái)源 The Atlantic
作者 ED YOUNG
編譯 卓思琪
審校 譚坤
無(wú)論你是否意識(shí)到，在你清醒著的每個(gè)時(shí)刻，你所接觸形形色色的事物都在促使大腦發(fā)生變化。尤其是神經(jīng)的連接，突觸會(huì)隨著信號(hào)的傳播增多變大，使得從一個(gè)神經(jīng)元發(fā)出的信號(hào)更容易激發(fā)下一個(gè)神經(jīng)元，神經(jīng)元間的聯(lián)系變得緊密。這便是人類進(jìn)行學(xué)習(xí)和儲(chǔ)存記憶的方式。
但是，這一過(guò)程必須得到一定的限制。
神經(jīng)元間緊密的聯(lián)系的狀態(tài)十分耗能，因此該狀態(tài)不能長(zhǎng)時(shí)間維持。若非要如此，也會(huì)因?yàn)樯窠?jīng)元變得過(guò)于緊張，過(guò)度活躍而導(dǎo)致痙攣或癲癇?；羝战鹚勾髮W(xué)的 Richard Huganir 教授表示，理論上講，當(dāng)腦內(nèi)神經(jīng)突觸都達(dá)到飽和后，由于突觸不能變得更強(qiáng)，大腦便再不能編碼任何的新的信息。
大腦自有應(yīng)對(duì)措施。大腦可以通過(guò)按比例弱化神經(jīng)突觸，在整體上降低強(qiáng)度。如果突觸的強(qiáng)度大于另一個(gè)，弱化過(guò)程只降低了它們的絕對(duì)強(qiáng)度，而保留它們的相對(duì)強(qiáng)度。
2003年，迪遜大學(xué)的 Cirelli 稱這種神經(jīng)整體弱化的過(guò)程在睡覺(jué)時(shí)最為顯著。睡眠是為大腦重整提供了機(jī)會(huì)，為次日的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備，可以說(shuō)，沒(méi)有睡眠，就不可能學(xué)習(xí)。Cirelli 提出，這可能是睡眠存在的原因之一。這一理論能部分解釋為什么睡眠在動(dòng)物界廣泛存在，為什么我們的大腦能力在一夜無(wú)眠后會(huì)受到影響。
對(duì)于睡眠時(shí)神經(jīng)元連接的弱化，Cirelli 和 Huganir 分別找到了支持。Cirelli 的團(tuán)隊(duì)對(duì)小鼠清醒和沉睡的大腦中7000多個(gè)神經(jīng)突觸的尺寸進(jìn)行了測(cè)量。他們發(fā)現(xiàn)，突觸的平均長(zhǎng)度在睡眠狀態(tài)下有所收縮。與清醒狀態(tài)下相比，兩神經(jīng)間的連接在睡眠狀態(tài)下均減少了18-20%。如之前所描述，弱化是等比例的，保持的是相對(duì)強(qiáng)度。
Huganir 的團(tuán)隊(duì)考察的是化學(xué)物質(zhì)。他觀察突觸上接受化學(xué)信號(hào)的受體蛋白。此前人們發(fā)現(xiàn)一些受體，特別是 AMPA 類的受體——是神經(jīng)突觸強(qiáng)度的良好指示劑。研究這些這些受體顯示，神經(jīng)突觸強(qiáng)度在睡眠狀態(tài)下下降。
他分別從沉睡小鼠和清醒小鼠的腦內(nèi)分離了大量的突觸，并測(cè)量了上千種蛋白的水平。他還用熒光分子標(biāo)記了一些受體，用顯微鏡追蹤他們?cè)趪X類活體腦內(nèi)的蹤跡。兩種技術(shù)都顯示，包括 AMPA 在內(nèi)的許多受體都在小鼠睡覺(jué)的時(shí)候從神經(jīng)突觸上被移除了。
但是，并不是所有突觸都是這樣。基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，腦內(nèi)最強(qiáng)大的20%左右的神經(jīng)突觸不受整體弱化作用的影響。這一現(xiàn)象的意義尚不明確?！拔覀冋J(rèn)為這些神經(jīng)突觸的連接存在的時(shí)日已久，”Cirelli 說(shuō)，“我猜想它們可能是長(zhǎng)期記憶的儲(chǔ)存體，那些是在你睡覺(jué)的時(shí)候也不會(huì)忘記的記憶。而大多數(shù)能被弱化的突觸，多數(shù)是用于記住最近的事情。如果它們之間的聯(lián)系中斷一些時(shí)日，它們就會(huì)消失?！?/p>
所以“不會(huì)休息，就不會(huì)工作”，也許是真的。
原文地址：https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/02/the-brains-connections-shrink-during-sleep/515472/
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