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    熬夜損傷大腦,神經元平均每小時丟失2.2個突觸

    發(fā)布時間: 2024-05-16  點擊次數: 557次

    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(lián)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(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn),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(tǒng)中的潛在神經毒性分子,從而誘發(fā)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(tài)、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(fā)表研究論文「Sleep pressure modulates single-neuron synapse number in zebrafish」。該研究發(fā)現(xiàn)睡眠與覺醒對斑馬魚神經元突觸數具有調節(jié)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(xié)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(xiàn)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

    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(fā)現(xiàn),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(wěn)定且平衡的狀態(tài)。

    熬夜損傷大腦,神經元平均每小時丟失2.2個突觸

    圖 2 跨晝夜周期的單神經元突觸跟蹤揭示了不同的動態(tài)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(fā)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(tài),然后再進入睡眠狀態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),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(fā)現(xiàn),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。

    熬夜損傷大腦,神經元平均每小時丟失2.2個突觸

    圖 3 神經元突觸數量受睡眠和睡眠剝奪調節(jié)


    研究總結與展望

    先前由復旦大學程煒、馮建峰聯(lián)合英國劍橋大學發(fā)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(fā)現(xiàn)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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