呃呃呃,恐怕...睡眠可能会使你的大脑神经连接——突触变小!不过,没关系!这是相关研究人员通过研究睡眠期间人脑的一些微小变化得出的结论。

研究人员发现,当人体处于睡眠状态时,大脑突触(神经元功能性连接的部分)的大小减少了近20%。事实上,在这段时间里,突触正在休息、恢复,并为第二天的大脑活动做充分准备。当新的一天到来时,当大脑接收到新的信息时,突触会逐渐变大。

科学研究人员还说,如果没有这种被称为“突触体内平衡”的复位功能,突触将永远处于工作状态,不断传递各种信息,没有任何休息时间,那么这种超负荷的工作最终将导致突触“烧毁”,就像插座被插入太多电器一样。

威斯康星大学麦迪逊分校睡眠意识中心的这项研究的合著者乔拉·西雷利博士说:“睡眠实际上是重组突触的最佳时机,因为当我们清醒时,来自外界的各种信息总是主宰着我们的生活节奏,我们总是需要主动或被动地处理各种大大小小的事情,比如参加各种活动、学习各种知识等等。”

西雷利告诉《生活科学》的记者:“当我们睡觉时,我们不会太在意外部信息。此时,大脑有足够的能量来测试和评估所有突触,并以适当的方式重新安排它们的信息传输工作。”

朱利奥·托诺尼博士也是威斯康星大学麦迪逊分校的一名医生,也是西雷利博士的同事,他在2003年联合提出了突触体内平衡假说。

现在,通过观察睡眠期间小鼠大脑中突触的变化,西雷利博士和托诺尼博士发现了直接的视觉证据来证明突触体内平衡假说,但这也是一个相当复杂和漫长的实验,持续了四年。几天前,2月2日,相关研究人员在《科学》杂志上发表了他们的研究结果。

他们说:睡眠实际上是为了更有效更好地了解新事物和学习新知识。

拉塞尔·福斯特是牛津大学睡眠和生理神经科学研究所的首席主任。尽管福斯特没有参与这项研究,但他称之为“一项研究方向明确、研究方法清晰、研究意义重大的研究”。福斯特还说,睡眠在巩固记忆和学习方面发挥着不可替代的作用,研究结果也为这一说法提供了一些支持。

几千年来,人类一直在探索睡眠的本质和功能。亚里士多德也在这个问题上表达了自己的观点。他认为睡眠实际上在各种器官的功能恢复中起着重要的作用。忙碌一天后,全身所有细胞的代谢产物将在睡眠中被再加工,或被其他物质取代,或被分解并重组成其他物质。现代科学也支持这一观点。研究人员已经确定了一组只在睡眠中起作用的基因。这些基因帮助身体恢复器官功能和代谢途径。

Cirelli和Tononi也担心睡眠对大脑的影响。在2003年发表的一篇论文中,他们推测了睡眠在突触生长中的作用,突触是神经元传递信息的方式。为了满足大脑在白天接收信息速率的需求,突触需要不断增加,因为白天接收的信息量远远大于睡眠时接收的信息量。然而,这种增长不能无限期地持续下去,否则突触将达到饱和状态,也就是说,它不能传递更多的信息,即“信息过载”。

在一些早期的论文中,相关的研究人员已经提出在睡眠中大脑突触将被修剪。当然,这并不意味着突触修剪会导致大脑困倦。相反,如果将大脑对外部信息的接收率与日常生活中的交通流量进行比较,那么当人们睡觉时,大脑接收到的信息可能相当于街道上没有汽车时的信息。利用这一优势,大脑可以以某种方式放松整个身体。

为了找到足够的证据来证明上述说法,研究人员采用了一种新型的电子显微镜,这种显微镜可以识别极其微小的变化,更不用说在收缩和扩张过程中老鼠大脑突触的纳米级变化了。通过实验观察,他们发现仅仅几个小时的睡眠就能导致大脑突触平均缩小18%。

Cirelli还发现了一个更有趣的现象,即并非大脑中的所有突触都被修剪,而且这种修剪不是随机的。除了那些相对较大的突触外,80%的突触已经被修剪掉了。研究人员推测,这些较大的突触可能与最稳定、最重要的记忆有关,因此大脑不想切断相关信息的传输。然而,西雷利说,大脑如何决定哪些突触需要修剪仍然是个谜,这需要更多的研究人员不断思考和探索。

福斯特说:“这种突触修剪只是为了保留更重要的信息,但对大脑的信息处理非常重要,因为大脑在白天接收的大量信息完全由突触临时储存。如果不进行修剪,大脑将会超负荷运转并“停止工作”。"

福斯特还说,他可以根据西雷利和托诺尼的研究工作预见一些后续实验,可能使用小鼠模型来研究昼夜节律、睡眠、突触修剪和精神疾病之间的关系。这些精神疾病的主要特征无非是神经回路紊乱、睡眠中断、认知障碍和记忆丧失等。事实上,福斯特也是即将出版的《生理节奏简介》的合著者。

福斯特说,重置突触可能是睡眠的一个核心特征,尤其是对人类来说,因为我们的认知能力比其他动物高得多,及时处理大脑信息尤为重要。然而,突触修剪可能只是睡眠的许多基本功能之一。在睡眠中,我们的身体几乎保持不动,这有利于我们各种器官的清洁和解毒。

蝌蚪工作人员从现场科学,翻译阳光,转载必须授权。

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