?研究發(fā)現(xiàn)，動物在沉睡時(shí)，大腦神經(jīng)元的聯(lián)系以相同比例變?nèi)酢?

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無論你是否意識到，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，突觸會隨著信號的傳播增多變大，使得從一個(gè)神經(jīng)元發(fā)出的信號更容易激發(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)和儲存記憶的方式。

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但是，這一過程必須得到一定的限制。

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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)不能長時(shí)間維持。若非要如此，也會因?yàn)樯窠?jīng)元變得過于緊張，過度活躍而導(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。

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大腦自有應(yīng)對措施。大腦可以通過按比例弱化神經(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)，弱化過程只降低了它們的絕對強(qiáng)度，而保留它們的相對強(qiáng)度。

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2003年，迪遜大學(xué)的 ?Cirelli 稱這種神經(jīng)整體弱化的過程在睡覺時(shí)最為顯著。睡眠是為大腦重整提供了機(jī)會，為次日的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備，可以說，沒有睡眠，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物界廣泛存在，為什么我們的大腦能力在一夜無眠后會受到影響。

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對于睡眠時(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)行了測量。他們發(fā)現(xiàn)，突觸的平均長度在睡眠狀態(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，保持的是相對強(qiáng)度。

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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。

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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，用顯微鏡追蹤他們在嚙齒類活體腦內(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的時(shí)候從神經(jīng)突觸上被移除了。

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但是，并不是所有突觸都是這樣?；趯?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。“我們認(rèn)為這些神經(jīng)突觸的連接存在的時(shí)日已久，”Cirelli ?說，“我猜想它們可能是長期記憶的儲存體，那些是在你睡覺的時(shí)候也不會忘記的記憶。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，它們就會消失。”

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所以“不會休息，就不會工作”，也許是真的。

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作者?ED YOUNG

編譯?卓思琪

審校?譚坤

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轉(zhuǎn)自：環(huán)球科學(xué)

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