还敢长期熬夜你的大脑都开始自己吃自己了

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人类生命中的很大一部分时间都是在睡眠中度过的。但有趣的是,我们到现在都并不真正了解背后的机理。在一系列睡眠剥夺实验中,科学家发现在彻底剥夺老鼠睡眠后,所有老鼠在一个月内都死去了。而当人类在几天没有睡觉的情况下,则会开始出现幻觉,脾气暴躁,并可能引发癫痫的症状。

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为什么睡眠这么重要?

目前为止,越来越多的科学家们,

在这个世纪难题上提出了自己的想法。

研究发现,如果学生在学习后好好睡一觉,

第二天的记忆效果可以更好。

这似乎支持了其中一个理论——

睡眠帮助我们巩固新的记忆。

在我们醒着的时候,

大脑通过加强神经细胞之间的连接来获得新的记忆,

但是没有人知道在睡眠中这个记忆过程是如何运作的。

朱利奥·托诺尼(GiulioTononi)和他在威斯康星大学麦迪逊分校的团队在年提出了一个有趣的理论:

睡眠的目的是为了我们的大脑可以在沉睡时修剪不必要的神经连接(突触),为第二天新的记忆提供空间。

他们称之为“管家理论”(houskpingthory)——睡眠就像大脑的管家。

▲朱利奥·托诺尼教授。图源:quantamagazin.org

他们的团队在测量小鼠大脑切片中突触的大小后发现:

充分睡眠后的小鼠神经突触比睡眠前小18%,

这说明了神经元之间的突触,

在睡觉的时候被修剪过了。

如果这个“管家理论”是正确的,

那么就可以解释为什么当我们熬夜之后,

第二天更难集中精力来学习新的知识:

因为大脑没有修剪掉那些不必要的神经连接,

来为之后的学习腾出空间。

用托诺尼的话来说,

“睡眠是我们为学习所付出的代价。”

那么下一个问题来了。

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突触是如何被修剪的呢?

不久前,

托诺尼与意大利马尔科理工大学

(MarchPolytchnicUnivrsity)

的神经学家米歇尔·贝利西(MichlBllsi)合作的研究被发表在《神经科学杂志》上。

他们发现长期睡眠剥夺,

会过度激活大脑里负责清理垃圾的细胞,

加速大脑进入“吃自己”的模式。

当我们沉睡时,大脑会自行清除掉,

这一天脑内产生的垃圾和代谢物。

如同一个精心管理的屋子一样,

细胞们会分工负责把垃圾倒一倒,

家具摆摆好(饭菜烧一烧……啊呸),

以保证第二天工作的有序进行。

这个勤奋管家小队中的重要一员是:

“园艺小霸王”星形胶质细胞(astrocyt)。

他的职责包括修剪不经常被用到的突触,

从而帮助重建大脑神经元的连接。

另外一位成员——小胶质细胞(microglia),

则是一位家政管理员,

主要负责从神经系统中吞掉新陈代谢的副产物和死去细胞的碎片。

为了研究睡眠缺乏对大脑的影响,

贝利西把老鼠分成了三个实验组,

来分别模拟正常睡眠,

短期睡眠缺乏和长期睡眠缺乏。

在经历了复杂的取样,检测,分析,

量化等一系列繁(ku)琐(zao)的工作后,

研究员发现这个大脑的管家小队,

似乎在缺觉的情况下被过度激活了!

在正常睡眠的小鼠中,

“园艺小霸王”星形胶质细胞,

在大约6%的神经元突触里被激活。

但在短期睡眠剥夺和长期缺觉的小鼠里,

这个数字上升到了8%和13.5%。

这意味着——睡眠剥夺触发了星型胶质细胞去分解更多大脑的连接和细胞碎片。

贝利西说:“以目前的成果看,

这可能是一件好事。

因为大部分重塑是在那些最大的突触上,

它们更加成熟并且被频繁使用着。

他们就像旧的家具,

所以可能需要更多的







































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