導讀

所有人都知道大多數人的一生中有1/3的時間是在睡眠中度過，因此睡眠可以說是人這一輩子最重要的事情。自古以來，人們都遵從著【日出而落，日落而息】的習慣進行休息和勞作。然而進入互聯網時代以來，人們習慣熬夜，似乎是越到晚上越精神！

熬夜導致的睡眠不足和睡眠受限是當前社會一種很常見的現象。研究發現，睡眠不足可能會導致無法及時清除清醒時積累在中樞神經系統中的潛在神經毒性分子，從而誘發阿爾茨海默病等腦疾病。另外，也有研究表明，長期的睡眠受限會影響到認知狀態、運動能力、情緒和社交功能。

2024 年 5 月 1 日，來自英國倫敦大學學院的研究團隊在《Nature》正刊在線發表研究論文「Sleep pressure modulates single-neuron synapse number in zebrafish」。該研究發現睡眠與覺醒對斑馬魚神經元突觸數具有調節作用，幫助大腦「重置」。研究認為，在清醒的時候，大腦需要控制和協調各種輸入信號，并且給出行動指令，這意味著多種神經元之間會產生復雜的連接從而實現信息的傳遞。該研究為理解睡眠對神經元連接和功能的影響提供了新的見解。

主要研究內容

1.神經元突觸在24小時內的變化

神經元突出數量在晝夜期間是如何變化的呢？為了更清楚地觀察睡眠時的神經元活動，研究人員選取了透明的斑馬魚作為模型，通過基因工程選擇性地標記了斑馬魚的突觸，并在 24 小時周期中觀察突觸活動變化。研究發現，白天突觸的數量會逐漸上升，而到了夜間突觸數量又會減少，且回落到更低的水平。其中，2 型神經元突觸平均在白天增加 15.3 個，夜間減少 17.7 個，而 4 型神經元的突觸平均白天增加 8.5 個，夜間減少 8.2 個（圖 2），這種變化會讓神經元突觸數量達到一個相對穩定且平衡的狀態。

圖 2 跨晝夜周期的單神經元突觸跟蹤揭示了不同的動態變化

2. 睡眠壓力對神經元突觸的影響

睡眠壓力是如何影響神經元突觸的呢？為了探究該科學問題，研究人員開發了一種溫和處理的睡眠剝奪（sleep deprivation, SD）方案。研究人員通過該方案，使斑馬魚幼體在夜間開始時保持 4 小時清醒狀態，然后再進入睡眠狀態。研究發現，相較于非睡眠剝奪的幼體，睡眠剝奪幼體的睡眠時間明顯更長。此外，研究也發現，在睡眠剝奪后的恢復期間，構造神經元以每小時 2.2 個突觸的速度喪失（圖 3b）。因此，研究人員也認為睡眠壓力會促進神經元突觸數量的減少。

圖 3 神經元突觸數量受睡眠和睡眠剝奪調節

研究總結與展望

先前由復旦大學程煒、馮建峰聯合英國劍橋大學發表在Nature aging雜志的研究論文「The brain structure and genetic mechanisms underlying the nonlinear association between sleep duration, cognition and mental health」指出，最佳睡眠時間約為 7 小時。該研究通過近 50 萬人的基因、影像、行為等多維度數據，發現睡眠時長認知功能、精神健康等多維度表型之間的非線性關系，該研究表明 7 小時是較為理想睡眠時間，睡眠過多或過少與較差的認知能力和心理健康有關。同時，該研究認為每天睡眠時間少于 4? 小時或超過 10 小時都是有害的。

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