如果前一晚熬到很晚,第二天即便喝了很多咖啡,下午仍然难以抵挡困意。这种随清醒时间累积、越来越想睡的感觉,被称为睡眠压力(sleep drive)。长期以来人们认为醒得越久就越想睡,但大脑如何感知清醒时长并持续推动入睡,研究者们并不完全清楚。最近一项国际团队的研究在小鼠中发现了一组与睡眠驱动力密切相关的神经元,提示大脑内存在专门“记录”清醒时间并推动睡眠的回路。
研究人员先让小鼠连续保持6小时清醒,并通过全脑活动成像筛查随清醒时间增加而持续活跃的脑区。他们发现,有些脑区的信号会随着清醒时间累积而加强,恢复性睡眠后则下降,其中中缝核和前内侧视前区的变化尤为明显:小鼠醒得越久,这些区域的神经元越活跃。进一步实验表明,主动激活中缝核或前内侧视前区里那些对睡眠剥夺敏感的神经元,会迅速增强小鼠的非快速眼动睡眠(NREM)和睡眠中慢波活动——也就是说,仅仅“打开”这群细胞,大脑就会表现得像是已经严重缺觉了。
在中缝核中,研究者拆解出对睡眠不足反应明显的两类细胞:GABA能神经元和5-羟色胺(5-HT)能神经元。单独激活任一类都能增加NREM睡眠,若同时激活两类,效果更强。并且,睡眠剥夺会使GABA能神经元变得更易兴奋:膜电位改变、放电阈值降低,因而更容易自发发放动作电位。通俗地说,随着清醒时间延长,这些“催你睡觉”的细胞更容易被驱动,从而将睡意不断推高。 龙8头号玩家国际
既然激活会增睡,那么长期抑制这些细胞会怎样?团队采用Kir2.1等方法长期降低中缝核中GABA能和5-HT能神经元的兴奋性,并持续监测数周。结果令人惊讶:被抑制的小鼠非快速眼动睡眠量几乎减少了近70%,每天清醒时间比对照组多出超过6.5小时,单次持续清醒的能力也明显增强,而且这种变化并非短暂几小时,而是在长期内持续存在。按常理,强行维持清醒会让动物越来越想睡,并在结束剥夺后出现补偿性反弹睡眠;但这些抑制后的个体几乎不显示典型的睡眠压力累积——在6小时剥夺测试中它们很少尝试入睡,剥夺结束后也缺乏强烈的慢波反弹。
重要的是,尽管睡眠显著减少,这些小鼠在一些行为和认知测验中并未表现出严重受损。在开放场与高架十字迷宫测试中,它们没有出现明显的焦虑样增加,反而活动性更高,更愿意探索环境。情境恐惧条件反射用于评估记忆时表明:这些少睡小鼠仍能形成长期记忆,训练后第1天的记忆表现略逊于对照,但到第14天差异不明显,整体长期记忆保存较为完整。
综合这些发现,研究者提出:睡眠需求不仅仅由单纯的清醒时长决定,大脑中存在一套专门累积“睡眠信号”的神经回路。中缝核中的GABA能与5-HT能神经元以及前内侧视前区在睡眠压力的生成与表达中发挥关键作用。通过抑制它们,可以显著延长清醒时间并削弱慢波活动的累积,但这种操作并非完全等同于无害的“省睡眠”——虽然短期内一些认知与情绪表现保持相对稳定,长期影响及更复杂认知功能的后果还有待进一步评估。研究提示,有可能在将来通过靶向特定神经回路调节睡眠驱动力,但还需谨慎权衡风险与代价。 龙8头号玩家国际