人类为什么需要睡眠,至今可能仍是一个尚未解决的谜题。不但外行人没有搞清楚,即便是睡眠科学的研究者也说“没人知道我们为什么要睡觉”。
最近,睡眠研究学会和美国睡眠医学学会在印第安纳波利斯举行了一场年度睡眠大会。
在大会上,来自威斯康星大学的神经科学家Chiara Cirelli博士发表了专题演讲,其演讲题目是“清醒的负担和睡眠的原因:睡眠如何促进突触稳态”。
在演讲中,Cirelli博士总结了睡眠神经科学在过去十年研究的主要内容,揭开了上面这个谜题的神秘面纱。
她提到的第一个观点是,由于我们在睡眠时相对脆弱,而且每天有很大一部分时间处于睡眠状态,所以睡眠必须具有非常重要的功能,否则进化就不会选择它。
早期的人类必须狩猎和采集食物,寻找和建造住所,并保护自己免受掠食者和竞争团体的侵害。
这些活动消耗了很多时间,所以除非睡眠具有非常重要的目的,那些睡得少的人就会有优势。
然而,在数千年的时间里,每晚长时间地睡眠被保持了下来。
但直到最近,科学家们对于在睡眠期间到底发生了什么有益的事情才刚刚有了模糊的想法。
大脑中的神经元通过突触连接,突触是允许神经网络连接并将信号传输到整个大脑和身体各部分细胞的结合点。

大脑神经突触连接
在清醒时,新的学习可以通过一种称为增强的电生理过程来加强连接。
你可以把你拥有的知识看作是一组连接良好的神经路径。当你学习新东西时,新路径与旧路径建立连接。
在清醒时,你的大脑通过感知系统处理大量新信息。其中一些信息似乎微不足道,比如记住你把车停在了哪里。
但是这个记忆(通常很弱)必须至少保留到你找到车辆为止。它与你对车辆外观的记忆建立了联系,这是一个已经建立好的“旧”记忆。
大脑每天创建许多这样的连接。在一天中,连接可能会变得“饱和”,即使有数十亿个神经元和数万亿个神经元之间的连接,特定的电路也可能会不堪重负。

突触连接变得“饱和”
每个人都熟悉“信息过载”的概念,即新信息处理得太快以至于无法容纳所有信息。
Cirelli博士解释说,在睡眠期间,许多突触连接被削弱,以便在第二天为新的学习提供更多的连接。(类似于清空缓存的概念?)
继续使用停车的例子,车辆停放的确切位置不再需要,所以建立的连接被削弱。事实上,如果不这样做,你可能会保留数百个你停过车的地方的记忆,导致相当大的混乱!
来自多个独立实验室对动物和人类进行的研究提供了证据,通过以下几种方式显示出削弱的过程:测量电位;评估分子变化;和观察结构变化。

突触连接削弱的过程
此外,遗传研究正在揭示哪些基因指导这些过程展开。
如果你不睡觉,或者如果你睡得比相对于你的典型睡眠周期的最佳小时数少,第二天的学习可能会受到损害。
这一研究成果增加了睡眠对认知功能和情绪调节的重要性的证据。