我们为什么需要睡觉?

人类将近三分之一的时间是睡着了的。没有睡觉就会真的让你精神病化,最终杀了你。很明显,闭眼对身体运动的能力至关重要。

但没有人知道我们为什么需要睡觉?

纽约大学神经科学家迈克尔·哈拉萨博士说:“这很尴尬。“显而易见,为什么我们需要吃,例如,再现...但是我们不清楚为什么我们需要睡觉。”

当我们睡着时, 我们很容易受到伤害,所以无论什么睡眠,大脑本身大部分离线都是值得的。关于为什么我们睡觉有几个理论,虽然没有一个是完全固定的,但是有一些尝试解释每天晚上发生的事情,从细胞过程到认知等方面进行研究。研究人员表示,睡眠对于大脑自身重组的能力至关重要 - 这一功能称为可塑性。

不难证明睡眠很重要。根据芝加哥大学先驱芝加哥大学睡眠科学家Allan Rechtschaffen的研究,完全丧失睡眠的大鼠在两三个星期内死亡。没有人对人类进行了类似的实验,原因很明显,但是在“神经科学杂志”上发表的2014年研究发现,仅24小时的睡眠剥夺导致健康人患有幻觉和其他精神分裂症样症状。

为什么我们睡觉很难得到解决的一个原因是睡眠实际上很难孤立和学习。华盛顿大学神经科学家马科斯·弗兰克(Marcos Frank)说,睡眠剥夺研究是睡眠的最常见方法,但是剥夺了睡眠动物会扰乱许多生物系统。很难判断哪些结果直接归因于睡眠剥夺,而不是说压力。

睡眠难以理解的另一个原因是大脑在睡眠的两个主要阶段可能会做两个不同的事情。随着夜晚的穿戴,睡眠者通过非快速眼动(非REM)和快速眼动(REM)睡眠循环。非REM睡眠被称为θ和δ波的慢脑波。相比之下,大脑在REM睡眠期间的电活动看起来很像一个人醒来时,但身体的肌肉瘫痪。(如果您曾经经历过睡眠瘫痪,那是因为在瘫痪结束之前,您从REM睡眠中醒来)

研究发现在这些不同阶段大脑的生物学差异。例如,在非REM睡眠期间,根据Frank在“神经科学杂志”上发表的2006年度“睡眠生物学”综述,身体释放生长激素。此外,在非REM睡眠期间,某些脑蛋白的合成增加,并且涉及蛋白质合成的一些基因变得更加活跃。相比之下,在REM睡眠期间,这种蛋白质生成活性似乎没有任何增加。

弗莱恩说:睡眠研究中出现的一个结论是,睡眠似乎主要是以脑为中心的现象。虽然睡眠剥夺影响免疫系统并改变身体的激素水平,但其对动物最为一致的影响在大脑中。[ 10大脑不知道的事 ]

“ 中枢神经系统总是受到睡眠的影响,”弗兰克说。“可能还有其他的事情,演变加入睡眠的主要功能,但睡眠的主要功能可能与大脑有关。”

有一些证据,事实上,睡眠只是神经元在网络中加入时所做的事情。弗兰克说,即使在实验室菜肴中生长的神经元网络显示出类似于醒来和睡眠的活动和不活动的阶段。这可能意味着当单个神经元开始一起工作时,睡眠会自然而然。

这可以解释为什么即使最简单的生物显示出类似睡眠的行为。即使是Caenorhabditis elegans,一个只有302个神经元的小蠕虫,循环了安静,昏睡期,看起来像睡眠。弗兰克说,也许第一个简单的神经系统演变展现了这些安静的时期,随着大脑越来越复杂,不活动状态也变得越来越复杂。

他说:“像我们这样一个像我们这样的复杂的大脑一样,不同的部位正在进入和离开睡眠将是非常不利的,所以你需要有一些方法来编排这个。”

但睡眠是神经元网络的自然属性的想法并不能真正解释睡眠中发生了什么。在这方面,科学家有一些理论。一个是睡眠恢复大脑的能量,根据2016年的“睡眠医学评论”杂志的评论。在非REM睡眠期间,大脑只消耗大约一半的葡萄糖,就像一个人醒来时一样。(葡萄糖是细胞燃烧释放能量的糖。)

但如果睡眠恢复脑能的想法是真的,睡眠与大脑的能量使用之间的关系并不直接。例如,在睡眠剥夺期间,大脑在脑部的某些部位引起的能量源的分解增加,但在其他部分却降低。需要更多的研究来了解这个链接。[ 人类七大最大的奥秘 ]

另一个想法是,睡眠可能使大脑清除我们醒来时产生的有毒物质。大脑是一个巨大的能量消耗,这意味着它也产生了很多浪费。一些最近的研究表明,睡眠的时候,大脑本身扫干净,弗兰克说,但这些结果需要被复制。

“这可能是睡眠发生的一种事情,”弗兰克说,“睡眠可能不是最重要的事情。”

也许最有希望的睡眠理论到目前为止,它在大脑的连接性和可塑性中起主要作用。可塑性涉及学习和记忆。尽管目前尚不清楚,大量证据表明,失眠可能会导致内存问题,特别是工作记忆,这个过程允许人们在解决问题时以易于访问的方式保存信息。睡眠不足的人也在选择注意和调节情绪的同时也在努力。

单向睡眠可能影响大脑的可塑性是通过其对突触或神经元之间的连接的影响。研究表明,当动物学习新任务时,根据“睡眠医学评论”(Sleep Medicine Reviews)的说法,他们的神经元似乎加强了在下一次睡眠周期中学习该任务的突触连接。根据萨里大学Julie Seibt及其同事的研究,在研究人员将动物眼睛之一贴上实验的实验中,与该眼睛视觉信息相关的脑电路在数小时内就会减弱。然而,REM睡眠加强了涉及另一只眼睛的电路,表明大脑使用睡眠来适应不断变化的输入。[ 关于平衡的奇怪事实 ]

弗兰克说:“这仍然意味着,[睡眠]的核心是真正的基础和核心,脑细胞必须做的基本要素,一个结果是塑料变化。

弗兰克说,未来更好地了解睡眠可能来自称为胶质细胞的细胞研究。这些脑细胞的名字字面意思是“胶”,曾经被认为是很大程度上是惰性的,但最近被发现有一系列功能。弗兰克说,胶质细胞数量超过三分之一。例如,胶质细胞可以控制整个脑中脑脊液的流动,这可能导致在睡眠期间清除代谢废物。

弗兰克说:“这可能是通过了解这些非常专业的胶质细胞在做什么来解决睡眠的谜。

关于现场科学的原始文章。 

 

评论已关闭