睡眠的需要远远超出了每 12 小时补充一次能量水平的范围。 当我们睡觉时,我们的大脑实际上会改变状态,以清除白天神经活动留下的有毒副产品。
奇怪的是,同样的过程也开始发生在长期睡眠不足的大脑中——只不过它被踢到了超驱动状态。
研究人员发现,持续睡眠不足会导致大脑清除大量神经元和突触连接,而恢复睡眠可能无法逆转这种损害。
意大利马尔凯理工大学神经科学家米歇尔·贝莱西 (Michele Bellesi) 领导的研究小组检查了哺乳动物大脑对不良睡眠习惯的反应,发现休息良好的老鼠和不睡觉的老鼠之间存在着奇怪的相似之处。
就像你身体其他地方的细胞一样,你大脑中的神经元不断地被两种不同类型的神经元刷新。- 通常被称为神经系统粘合剂的支持细胞。
这小胶质细胞负责通过称为的过程清除旧的和磨损的细胞吞噬作用- 在希腊语中意思是“吞噬”。
这就是修剪大脑中不必要的突触(连接),以刷新和重塑其线路。
我们知道这个过程清除一天中神经系统的磨损,但现在看来,当我们开始失眠时,也会发生同样的事情。
但大脑非但没有做好事情,反而过度清理,反而开始伤害自己。
可以把它想象成在你睡觉时清理垃圾,或者有人在几个不眠之夜后进入你的房子,不加区别地扔掉你的电视、冰箱和家里的狗。
“我们首次证明,由于睡眠不足,部分突触确实被星形胶质细胞吃掉了,”贝莱西告诉安迪·科格伦新科学家。
为了弄清楚这一点,研究人员对四组小鼠的大脑进行了成像:
- 一组睡 6 至 8 小时(充分休息)
- 另一个被周期性地从睡眠中唤醒(自发醒来)
- 第三组额外保持清醒 8 小时(睡眠不足)
- 最后一组连续五天保持清醒(长期睡眠不足)。
当研究人员比较四组的星形胶质细胞的活动时,他们在休息良好的小鼠大脑中 5.7% 的突触和自发清醒的小鼠大脑中 7.3% 的突触中发现了星形胶质细胞。
在睡眠不足和长期睡眠不足的小鼠中,他们注意到了一些不同的东西:星形胶质细胞的活性增加了,它们实际上会吃掉突触的一部分,就像小胶质细胞吃掉废物一样——这一过程被称为星形细胞吞噬作用。
在睡眠不足的小鼠大脑中,8.4% 的突触中星形胶质细胞活跃,而在长期睡眠不足的小鼠中,高达 13.5% 的突触表现出星形胶质细胞活性。
正如贝勒西所说新科学家,两组睡眠不足的小鼠中被吃掉的大部分突触都是最大的,它们往往是最古老和最频繁使用的——“就像旧家具一样”——这可能是一件好事。
但当研究小组检查四组小胶质细胞的活性时,他们发现,在长期睡眠不足的组中,小胶质细胞的活性也有所增强。
这是一个令人担忧的问题,因为不受限制的小胶质细胞活动已链接脑部疾病,例如和。
“我们发现星形胶质细胞的吞噬作用,主要是大突触中的突触前元素,发生在急性和慢性睡眠不足后,但不会发生在自发觉醒后,这表明它可能促进频繁使用的强突触磨损组件的管理和回收,”研究人员报告说。
“相比之下,只有慢性睡眠不足才会激活小胶质细胞并促进其吞噬活性——这表明长期睡眠中断可能会引发小胶质细胞,并可能使大脑容易受到其他形式的损伤。”
许多问题仍然存在,例如这个过程是否可以在人脑中复制,以及补充睡眠是否可以逆转损害。
但事实上,阿尔茨海默氏症的死亡增加了自 1999 年以来增长了令人难以置信的 50%,再加上我们许多人所经历的斗争睡个好觉,意味着我们需要快速查清真相。
该研究发表在神经科学杂志。
该故事的早期版本于 2017 年 5 月发布。