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科学家发现睡眠不足会造成大脑记性差


我们都知道如果想要记住白天所学到的东西,最好的方法就是晚上好好睡觉。科学家很早以前就了解到人类的记忆仰赖大脑神经元之间所建立的连结,但对于睡眠实际上如何帮助巩固这些资讯却不清楚。

现在有两项新研究举出了生理证据可以解释古人的智慧:「假如想要记得,就必须先藉由睡眠来忘记」。

科学家发现睡眠不足会造成大脑记性差

我们对于自己为什么一天可以睡上16个小时感到好奇,是很自然的事。近期的一个理论表示,睡眠能够将脑中在白天堆积的有害蛋白质排除体外。另外的几个研究则发现如果睡眠不足,罹患心血管疾病以及第二型糖尿病的风险就会增加,当然类似像帕金森症的神经退化疾病就更不在话下了。

科学家发现睡眠不足会造成大脑记性差

威斯康辛大学以及约翰霍普斯金大学近期的研究,更证明了睡眠会增强记忆以及强化醒着时学习到的东西。这个所谓的「突触稳态假说」并不是新的理论,威斯康辛大学的研究学者在十年前,就已经发表过睡眠让大脑切断白天所建立起的神经元连结,以强化我们的记忆。

当我们有新的体验,大脑会建立或者减弱神经细胞之间的连结,称之为突触。我们的行为与记忆被储存在这些相互连结的神经元网络中,而它们之间传达讯息的效率,则是仰赖突触的大小以及强度。

提出突触稳态假说的生物学家表示,建立这样一个网络的过程,对醒着的我们来说过于兴奋,而睡眠则提供了一个较平静的状态,让大脑能够有选择性的缩减白天建立起的网络规模。

有很多证据皆显示神经元能够减少突触,在某些地方则是靠在大脑巡逻的细胞,它们会找寻突触并将其吞噬。拿在足够睡眠与睡眠不足下的突触做比较,也间接证明了当人在睡觉时,大脑会重组突触。

科学家发现睡眠不足会造成大脑记性差

威斯康辛大学研究团队现在举出更多证据,来佐证他们的假设。过去四年来,生物学者将老鼠分成了三批,一批睡眠充足,一批则是让它们醒着并提供玩具玩耍,另一批则是醒着但没有提供玩具刺激。之后学者们分析了这些老鼠大脑的薄屑,在好几百个大脑区块测量了约6920个突触大小与形状,发现睡眠充足老鼠的突触比睡眠不足老鼠的突触小了18%。

那些连结减少的突触,几乎都是集中在较小的树突棘,也就是将讯息从突触传递至神经元轴突的突出物。也就是说,已经学习到的东西会被保护着,不会被神经元剪断。

威斯康辛大学睡眠与意识研究中心的团员Giulio Tononi解释:「当我们醒着时,整个大脑的突触连结会因学习而强化,增加能量需求以及让大脑浸泡在新的资讯里头。睡眠让大脑重启,帮助整合,巩固新学到的东西并放入记忆中,这样隔天大脑才可以重新开始。」

约翰霍普斯金大学的生物学家,也从另外一个角度来测试这个假设。

他们用萤光剂标记了老鼠突触上的蛋白质,并在老鼠睡觉时,观察它们的大脑,假如突触真的有变小,那么标记也会变小。分析结果发现AMPA受体减少了20%。

接着研究学者们以基因工程方式,将一种叫做Homer1A的蛋白质从老鼠身上移除,这个化学物质会使得突触受体被切除。这些老鼠们跟其他没有接受蛋白质移除的老鼠一样睡眠充足。但不同的是,这些老鼠们的突触受体却没有被切除。

为了要测试这对记忆的影响,学者将老鼠放在地板有通电的箱子里跑,晚上睡觉时则把一种化学物注入某些老鼠体内,避免Homer1A进入它们的树突棘。当隔天将老鼠放入同样通电的箱子里面时,所有的老鼠都吓得不敢动,但是放入不一样的箱子时,那些突触减少的老鼠们勇敢地探索新地点,而那些被注入Homer1A阻断物的老鼠,则又再次定着不动。

科学家发现睡眠不足会造成大脑记性差

虽然不清楚老鼠大脑内到底发生了什么事情,但是研究学家们的结论是,这些老鼠被类似的箱子混淆了,它们记不起来前一天的经验,而且很难去分辨到底什么是重要的。

睡眠是个从免疫到消化、以及与众多生理运作相关的复杂行为,所以很难界出一个为什么我们要睡觉的原因。但现代科技显示睡眠周期的影响,我们还是要注意一夜好眠所带来的种种好处。

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