人类为啥要睡觉?真相太震惊 科学家研究人类为什么要睡觉

发布时间:2022-05-10 13:48:02   来源:医易网    
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睡觉这事儿很神秘,同时它对我们的幸福也至关重要。几十年来,研究人员们提出了多个睡眠让我们恢复精神的机制,但我们却依旧没能完全了解睡觉这件事儿。现在,最近发表的两个研究提出了一个有趣的解释:我们睡觉是为了遗忘我们白天知道的一些事情。

我们在大脑网络中储存记忆。不论何时我们学会了一些新东西,我们都会在神经元之间名为突触的地方增加新的连接。2003年,威斯康星大学麦迪逊分校的生物学家GiulioTononi和Chiara Cirelli提出,我们在白天学的东西太多,发展的突触太多以至于我们脑海中的事物变得模糊。从那以后,这两位研究人员及其同事就不断地给这一研究增加新的内容。

一开始,他们发现神经元能够削减一些突触,至少在实验室中如此。可他们怀疑我们的大脑每天可能会在睡觉的时候自然而然地发生同样的事情。于是他们煞费苦心地做了一个实验。他们在助理科学家Luisa deVivo的帮助下,从醒着的和睡着的老鼠身上收集了6920个突触。之后,他们观察了所有突触的形状和大小,发现睡着的老鼠身上的突触比醒着的老鼠小百分之十八。这样的巨大差距给科学家们指明了方向。

随后,他们给老鼠设计了记忆测试。他们将老鼠放在某个房间里,这个房间会在小白鼠走过特定地板的时候给予它们轻微电刺激。他们给老鼠注射了能够防止小白鼠削减新突触的物质。被注入了这种物质的小白鼠更有可能忘记房间特定地方会有电刺激,它们在经过一晚良好睡眠后,也倾向于再次奔向那一区域;而睡眠正常的小白鼠记忆力更好。

Tononi博士及其同事发现这样的削减不会影响每个神经元。大约有百分之二十的记忆毫无变化,比如不大可能发生变化的稳定记忆。换句话说,我们睡觉时的遗忘非常明智。另一个有趣的结果可能与安眠药有关。这些药物也许会干扰大脑削减突触的过程,并阻止大脑恰当形成记忆。

俄亥俄睡眠医学研究所的MarkusH.Schmidt说该研究发现了睡眠的好处,但他质疑这是否就是我们睡觉的原因。

他表示:“这一研究很棒。但问题在于,这是睡眠的一种功能亦或者它就是这样工作的?”

当然,在人类身上复制这样的研究将会非常困难。

科学家研究人类为什么要睡觉

人类一生中有三分之一的时间在睡觉,包括苍蝇、蠕虫甚至水母等无脊椎动物也会睡觉。在整个进化过程中,睡眠对所有具有神经系统的有机体来说都是普遍的,也是必不可少的。

然而你有没有想过,为什么我们要睡觉?事实上,科学家多年来一直在寻找答案

。据11月18日发表在《分子细胞》杂志上的一项新研究,以色列巴伊兰大学研究人员发现,大脑中的PARP1蛋白犹如“天线”,可向大脑发出睡眠和修复DNA损伤的时间信号,朝着解开这个谜团更迈近了一步。

当我们醒着的时候,体内的稳态睡眠压力会增加,保持清醒的时间越长,这种压力就越大。在醒着的几个小时里,紫外线、神经元活动、辐射、氧化应激等因素会造成神经元中的DNA持续损伤。

然而,大脑中过度的DNA损伤会带来危险,睡眠则可以“召唤”DNA修复系统。

斑马鱼睡眠时的神经活动特征与人类相似,是研究睡眠的对象。通过斑马鱼实验,研究人员确定,DNA损伤的累积是引起睡眠状态的驱动因素。当DNA损伤的积累达到最大阈值,稳态睡眠压力便增加到了触发睡觉的冲动,于是鱼进入了睡眠状态。

随后的睡眠促进了DNA修复,从而减少了DNA损伤。

研究还发现,至少需要睡6小时才能减少稳态睡眠压力并修复DNA损伤。

那么,大脑中是什么机制告诉我们:该睡觉了?研究发现,PARP1蛋白是DNA损伤修复系统的一部分,是最先做出快速反应的蛋白之一。

它可标记细胞中DNA损伤位置,并“招募”所有相关系统来清除DNA损伤。

通过遗传和药理学操作,PARP1的过表达和敲低(表达下调)实验表明,增加PARP1不仅可促进睡眠,还可增加睡眠依赖性修复。相反,抑制PARP1会阻断DNA损伤修复的信号。

结果就是,这些鱼没有完全意识到它们累了,因而不会进入睡眠模式,造成DNA损伤没有得到及时修复。同样的实验结果也在小鼠身上得到了验证。

这一新发现描述了如何在单细胞水平上解释睡眠的“事件链”。这种机制可解释睡眠障碍、衰老和神经退行性疾病(如帕金森病和阿尔茨海默症)之间的联系。

研究人员相信,未来的相关研究将能拓展到更多其他的动物,包括从低级无脊椎动物到人类。

图说天下

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