我们都知道,如果我们想要记住白天所学的知识,最好晚上睡个好觉。 尽管科学家们早就知道我们的记忆依赖于大脑神经元之间建立的连接,但尚不清楚睡眠实际上如何帮助巩固这些信息。
现在,两项新研究发现了生物学证据,解释了古老的智慧:如果我们想记住,我们需要睡觉才能忘记。
我们很自然地想知道为什么我们每天会昏迷长达 16 个小时。 一最近的假设研究表明,睡眠可以清除白天在大脑中积累的潜在有毒蛋白质。
最近的研究发现,如果我们睡眠不足,我们就会增加我们的风险罹患心血管疾病和 2 型疾病的风险, 更何况神经退行性疾病例如疾病。
现在,威斯康星大学和约翰霍普金斯大学的两项研究提供了睡眠的另一个好处的证据,表明睡眠可以让我们“修剪”我们的记忆,并调整我们在清醒时学到的教训。
所谓的突触稳态假说这并不新鲜——威斯康星大学的研究人员提出了这个想法十多年前,提出睡眠可以让我们的大脑在我们清醒时减少神经元之间建立的连接,从而使我们的记忆更加清晰。
当我们体验新事物时,我们的大脑会建立或削弱称为突触连接我们的神经细胞。 我们发展的行为和记忆被编码在这些相互连接的神经元网络中,这些神经元依赖于突触的大小和强度来有效地传达信息。
负责突触稳态假说的生物学家认为建立这样的网络的过程在我们醒着的时候有点太热情了。 睡眠为大脑提供了一个安静的机会,可以选择性地缩小我们在有意识时建立的网络的规模。
有大量证据表明神经元可以减少突触,在某些情况下通过巡逻大脑的细胞寻找突触来吞噬。突触的比较接下来的睡眠时间和睡眠不足也可能是大脑在打瞌睡时重塑突触的间接证据。
该团队来自威斯康星大学现在添加了更多均匀的证据来支持他们的假设。
在过去的四年里,生物学家分析了几只处于睡眠状态的老鼠、另外几只保持清醒并用玩具娱乐的老鼠以及更多几只保持清醒但未受到刺激的老鼠的大脑薄片。
随后,科学家们测量了数百个大脑切片中约 6,920 个突触的大小和形状。 从睡着的老鼠身上取出的切片中含有的突触比清醒的老鼠的突触小 18%。
很明显,那些连接减少的突触明显局限于具有较小连接的神经。树突棘– 将信息从突触传递到神经的突起轴突。 换句话说,既定的学问没有受到影响。
2014 年,威斯康星大学睡眠与睡眠中心的团队成员 Giulio Tononi 解释了,
“在清醒期间,学习会加强整个大脑的突触连接,增加对能量的需求,并使大脑充满新信息。睡眠可以让大脑重置,帮助将新学到的材料与巩固的记忆整合起来,这样大脑就可以重新开始明天。”
第二组生物学家来自约翰霍普金斯大学从不同的角度攻击这个问题。
他们用荧光标记在活老鼠的突触上标记蛋白质,然后在老鼠睡觉时观察它们的大脑。 正如人们所预料的,如果突触尺寸缩小,标记就会减少。 进一步分析显示受体下降了 20%AMPA。
接下来,研究人员对小鼠进行了基因改造,使其不含一种名为 Homer1A 的蛋白质,这种化学物质已知会触发突触中受体的去除。 这些老鼠就像它们未经改造的表亲一样睡觉。
但与 Homer1A 完整小鼠不同的是,它们的突触固定在受体上。
为了研究这对记忆的影响,让小鼠穿过一个带有带电地板的盒子。 那天晚上,一些小鼠接受了一种化学物质处理,以阻止 Homer1A 进入树突棘。
第二天,当老鼠再次经过同一个盒子时,所有的老鼠都因恐惧而僵住了。 然而,当被放入不同的盒子时,那些突触减少的小鼠勇敢地检查了它们。 然而,接受 Homer1A 阻滞剂治疗的小鼠却再次僵住了。
尽管很难说清它们微小的啮齿类动物的大脑在想什么,但研究人员得出的结论是,这些老鼠对盒子之间的相似之处感到困惑。 老鼠并没有清晰地回忆起前一天的经历,而是发现很难区分什么是重要的。
睡眠是一种极其复杂的行为,与从免疫到消化等一系列生物功能相关。 因此,很难将我们睡觉的原因归咎于任何一个“原因”。
但鉴于现代技术的影响在我们的睡眠周期中,重要的是我们要注意睡一整晚的诸多好处。