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科学家阐释生物为何需要睡眠

来源:科技日报 2018-02-22 15:22





睡眠是一种在哺乳动物、鸟类和鱼类等生物中普遍存在的自然休息状态,甚至在无脊椎动物如果蝇中也有这种现象。睡眠的特征包括:减少主动的身体运动,对外界刺激反应减弱,增强同化作用(生产细胞结构),以及降低异化作用水平(分解细胞结构)。在人类、哺乳动物及其他很多已经被研究的动物,如鱼、鸟、老鼠、苍蝇中,规律的睡眠是生存的前提。从睡眠中醒过来是一种保护机制,也是健康和生存的必须。对于人,睡眠占了人生的三分之一,可以说睡眠的好坏是生活质量一半的基础。

最近,日本东京大学池谷裕二教授领导的一个研究小组发现了睡眠中大脑海马神经电路冷却的机制。该研究阐释了控制脑电路功能的睡眠的作用,明确解答了生物为何需要睡眠这一根源性问题。

人们很早就知道海马体与学习和记忆有关,但由于神经细胞的数量有限,脑内记忆的信息很快就会饱和。由此科学家长期以来猜测,海马体具有某种“冷却”机制。

研究小组发现,海马体发出的称为“尖波涟漪”(sharp wave ripple,SWR)的脑波,可以减弱睡眠时突触的联系程度。即WSR在保证必要信息的同时,减弱不必要的突触联系,以确保存储容量。此外,妨碍睡眠中的SWR,可充分再现睡眠不足的状态,因此可认为睡眠的目的之一是“产生SWR使大脑电路冷却”。

一般认为,自闭症谱系病和精神分裂症等疾病是由于睡眠中发生SWR紊乱、脑电路高度兴奋所致。由于睡眠中SWR脑电路不能冷却会引发多种精神症状,研究小组正在确立该类疾病的验证和治疗方法。同样在老年人脑中也出现有SWR生产低下和脑电路过度兴奋问题。现实生活中一部分老年人出现自闭频谱系症状及精神分裂症状等。研究小组今后也将积极探索如何恢复这些老年性症状。(生物谷Bioon.com)
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