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求江苏皇冠总代理中心-我们为什么需要睡觉?

发布时间:2020-01-11 17:35:10 已有:3447人阅读

求江苏皇冠总代理中心-我们为什么需要睡觉?

求江苏皇冠总代理中心,在日本筑波市的国际综合睡眠医学研究所(简称iiis)崭新的实验室里,一支由国际科学家组成的研究团队正试图弄明白,我们为什么需要睡觉。

生物为什么要睡觉?

当你向研究人员提出这个问题时,屡试不爽的是,你会从他们的声音中听出一丝畏怯和沮丧。

从某种程度上说,生物睡眠现象的普遍程度着实令人吃惊:在挣扎求生的匆忙中,在无尽的杀戮、死亡和迁徙中,不计其数的生物都会躺下来,享受一段美妙的长时间睡眠。这看上去实在不利于生物的生存。

“这很疯狂,但事情就是这样。”赫尔辛基大学著名的睡眠生物学家塔里娅·波尔卡-海斯卡宁(tarja porkka-heiskanen)说道。如此高风险的习性却是如此普遍和如此持续不懈,这个事实表明,无论睡眠当中发生了什么,都是至关重要的。可以这样说,睡眠带来的好处值得让睡眠者一次又一次地甘冒死亡风险,并持续终身。

不过,睡眠究竟能带来何种确切的好处,这个问题仍然充满着神秘,而对很多生物学家来说,这些未知事物让他们痴迷不已。

即使是构造简单的水母,它在被迫保持清醒之后,也需要更长的时间来休息。

睡眠不足的时候需要补觉,这种需求不仅见于水母和人类,在整个动物界都很普遍。而在试图解开有关睡眠的更大谜题时,这种需求也成为了研究人员的切入点。

我们为什么会感到想睡觉,在很多人看来,这是理解睡眠对我们所起作用的关键。

生物学家把这种需求称为“睡眠压力”:熬夜会加重睡眠压力。到了夜晚就感到昏昏欲睡?你当然会如此——保持清醒一整天,你一直在产生睡眠压力!但就像“暗物质”这个词语一样,睡眠压力是我们给某种自己还不了解的东西所起的名字。你越是想去了解它,它越像是一道谜题:

什么东西会在你清醒时累积,又会在睡觉时消散?是计时器?还是一种每天都会累积并需要被清理掉的微粒?这种藏在大脑某个腔室、等待每晚被清理干净的“时间印记”到底是什么?

在iiis那间阳光充足的办公室里,柳泽正史用另一种说法把这个问题问了出来,“睡眠的物质基础是什么?”

针对睡眠压力的生物学研究始于一百多年前。

在一些最著名的实验中,一位法国科学家让狗在十多天里一直保持清醒。然后,他从这些狗的大脑中抽取脑液,将其注入得到过充分休息的正常狗的脑部,结果,后者迅速入睡。脑液中也许存在某种成分,它会在睡眠剥夺的过程中累积下来,使得后面那些狗迅速入睡。它就像“睡梦之神”摩尔普斯的帮手,就像按在电灯开关上的手指。研究人员开始了对它的探寻。毫无疑问,这种被上述法国科学家称为“催眠激素”的东西,其特性将揭示为什么动物会睡觉。

20世纪上半叶,其他研究人员开始把电极贴到人类的头皮上,试图窥视睡眠状态下大脑的活动。他们通过脑电图发现,大脑在夜间睡眠时会执行明确的例行程序,而不是停止运行。

随着睡眠者的眼睛闭合、呼吸变得绵长,那种在清醒时紧张、激烈的脑电波开始发生变化,逐渐变成浅睡时平缓的长波。大约35-40分钟后,睡眠者的新陈代谢变慢了,呼吸变得均匀,不再轻易醒来。接着,又过了一段时间后,大脑似乎拨动了一个开关,睡眠者的脑电波再次变得短促:这就是所谓的快速眼动睡眠,我们做梦就发生在这个阶段。(在最早研究快速眼动睡眠的人当中,有一位研究人员发现,通过观察眼睑之下眼球的运动,他可以预测婴儿会何时醒来,这个小窍门总能让婴儿的母亲们惊叹不已。)睡眠者会一遍又一遍地重复这个循环,最后,在一轮快速眼动睡眠结束时醒来,头脑里还残留着各种梦中的意象,比如长着翅膀的鱼,或是记不起调子的旋律。

睡眠压力会让这些脑电波发生改变。受试者越是缺觉,其脑电波在慢波睡眠阶段中(即快速眼动睡眠之前的阶段)的波动幅度就越大。在鸟、海豹、猫、仓鼠、海豚等多种动物身上,研究人员都观察到了这种现象。

现在我们知道,睡眠具有独特的多层次结构,并喜欢在我们的头脑中塞入各种乱七八糟的东西。

如果你需要更多证据来证明,睡眠并不是某种以节省能量为目的的被动状态,那不妨看看研究人员观察到的这样一种现象:金仓鼠在冬眠过程中会不时醒来,目的就是为了打个盹儿。不管它们从睡眠中得到了什么,那都是冬眠无法给予的。尽管金仓鼠体内几乎所有的生理过程都在冬眠时放慢了速度,但它们的睡眠压力仍在不断累积。

“我想知道,是什么让这种大脑活动如此重要?”iiis研究人员卡斯帕·沃格特(kasper vogt)说。他指着自己的电脑屏幕,上面展示了小鼠在睡眠状态下的神经元放电数据。“是什么如此重要,让你冒着被天敌吃掉、自己饿肚子和牺牲繁殖机会的风险……你放弃了所有一切,就为了这个?”

寻找催眠激素的过程,并非劳而无功。有一些物质清楚地表明,它们能够引发睡意——包括一种名为腺苷的分子,它似乎会在清醒小鼠大脑的特定区域累积,然后在小鼠睡眠时消散。

研究人员对腺苷兴趣十足,因为让咖啡因发挥作用的,似乎正是腺苷受体。当咖啡因与这些受体结合时,腺苷就失去了结合机会,这就是为什么咖啡能帮我们抵抗睡意的原因。不过,针对催眠激素的研究并没有完全解释人体是如何记录睡眠压力的。

举例来说,如果是腺苷让我们从清醒过渡到睡眠,那它又是从何而来?

“没有人知道。”iiis的腺苷研究人员迈克尔·拉扎勒斯(michael lazarus)说。有人说腺苷来自神经元,也有人说它是另一种类型的脑细胞,但学界并未取得共识。无论如何,“它不是为了存储什么”,柳泽正史说。换言之,这些物质似乎并不存储关于睡眠压力的信息,它们只是对压力的一种反应。

诱发睡眠的物质可能源自神经元之间建立新连接的过程。威斯康星大学睡眠研究人员奇亚拉·西雷利(chiara cirelli)和朱利奥·托诺尼(giulio tononi)认为,既然建立这些连接(或称“突触”)是大脑在我们清醒时所做的事,那么我们睡眠时,大脑也许是在缩减那些不重要的连接,移除某些跟其他记忆并不契合、或者无助于我们理解世界的记忆或画面。

托诺尼推测说,“睡眠是一种消除记忆的方式,而这种消除对大脑是有益的。”另一支研究团队发现了一种蛋白质,它可以进入很少被用到的突触、并使其遭到破坏,而它发挥这种作用的时机之一就是腺苷水平较高的时候。也许,睡眠就是大脑进行这种清理的生理阶段。

至于其中的原理,尚有很多未解之谜,研究人员正在从其他多个角度,探究睡眠压力和睡眠的奥秘。在iiis,一支研究团队正在破坏小鼠大脑中一组特定的脑细胞,这个手术可以带来意想不到的效果。当小鼠快要进入快速眼动睡眠时,通过反复摇晃把它们唤醒(这有点像父母被哭闹的婴儿吵醒),这种专门针对快速眼动睡眠的睡眠剥夺会导致小鼠产生严重的快速眼动睡眠压力,小鼠需要在下一轮睡眠中把它补回来。但在缺乏这组特定脑细胞的情况下,小鼠即使错过了快速眼动睡眠,也不需要在之后补更长时间的觉。至于小鼠是否会受到影响,这是另一个问题——该团队正在研究快速眼动睡眠会如何影响小鼠在认知测试中的表现——但这个实验表明,就快速眼动睡眠来说,这些细胞或者它们所属的神经回路,也许就是负责记录睡眠压力的主体。

柳泽正史一直对大规模的研究项目很感兴趣,比如对大量蛋白质和细胞受体进行筛查,以观察它们的作用。事实上,正是这样一个研究项目在20年前让他踏入了睡眠科学领域。他和同事们发现了一种神经递质,将其命名为“食欲素”。之后,他们发现,体内缺乏食欲素的小鼠之所以总是猝倒,是因为它们睡着了。事实证明,嗜睡病患者身上也缺乏食欲素,他们的身体无法产生这种神经递质。这个发现促使科学家对这一疾病的病理机制进行了大量研究。目前,iiis的一组化学家正在与一家制药公司合作,以探索利用食欲素仿制剂来治疗嗜睡症的可能性。

如今,柳泽正史与合作者正在开展一项大规模的筛查研究项目,希望找出与睡眠有关的基因。在研究中,每只小鼠都被暴露于一种能够引起基因突变的环境中,并各自配有脑电波传感器。它们蜷缩在木屑堆起的小窝中,在睡眠压力下酣然入睡,同时由仪器记录下脑电波。到目前为止,研究人员已经对8,000多只小鼠的睡眠情况进行了观察。

当某只小鼠的睡眠行为出现异常时——经常醒来,或是睡得太久——研究人员就会深入研究它的基因组。如果造成异常的潜在原因是基因突变,他们就会对携带突变的小鼠进行生物工程处理,然后研究为什么是这个突变干扰了睡眠。多年来,很多成绩斐然的研究人员一直在果蝇等生物身上进行此类研究,并取得了巨大进展。不过,在小鼠身上做实验的好处在于,它可以像人类一样连接到脑电波扫描仪上(坏处则是,与果蝇相比,小鼠的维护成本非常高)。

几年前,该研究团队发现了一只看上去无法摆脱睡眠压力的小鼠。脑电波显示,它过着疲惫不堪的日子,而经过生物工程处理、被赋予其突变基因的其他小鼠也表现出了相同的症状。“与正常小鼠相比,这个突变体在睡眠状态下的高振幅脑电波数量要多一些,它始终处于睡眠剥夺的状态。”柳泽正史说。这个突变发生在一种名为sik3的基因中,突变体保持清醒的时间越长,sik3蛋白质累积的化学标记就越多。2016年,研究人员把他们关于sik3突变体以及另一种睡眠突变体的研究成果发表在了《自然》杂志上。

尽管尚不完全清楚sik3与睡眠之间的关系,但发现化学标记在这种酶上面累积,已经让研究人员兴奋不已。“对我们自己来说,我们确信,sik3是主要的参与者之一。”柳泽正史说。

随着研究人员进一步深入睡眠的神秘世界,这些研究发现犹如手电筒发出的光线,为他们照亮了道路。但这些发现之间有什么联系,它们如何能拼凑出一幅更大的图景,目前还不清楚。

研究人员相信终有拨云见日的一天,也许不是明年,也不是后年,但终会有那么一天,而且可能比你想象得更早。在iiis办公楼里,小鼠在一排排的塑料箱中做着自己的事,醒了又睡,睡了又醒。它们的大脑中藏着一个关于睡眠的秘密,这个秘密也藏在所有生物身上。

翻译:何无鱼

来源:the atlantic

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