來自美國威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的研究人員發(fā)現(xiàn)了大鼠睡眠與清醒狀態(tài)之間過渡的神經(jīng)活動機(jī)制，并且提出長時(shí)間保持清醒的大鼠，皮層神經(jīng)元會出現(xiàn)短暫關(guān)閉的現(xiàn)象，而且這種關(guān)閉是隨機(jī)性的。這一研究成果公布在Nature雜志上。

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領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的精神學(xué)教授Giulio Tononi，這位教授是睡眠研究領(lǐng)域的，特別是睡眠成因的研究方面，他對于意識的本質(zhì)也有所研究，曾與Edelman Gerald M.合著了“物質(zhì)如何轉(zhuǎn)變?yōu)榫瘢ㄒ庾R的宇宙）”“Selection and the brain”等書。

人們一直希望能了解自身的睡眠和清醒狀態(tài)的神經(jīng)活動，但是至今對于這兩種狀態(tài)下的神經(jīng)活動，以及這兩種狀態(tài)的過程了解不多，之前Tononi教授曾經(jīng)分析過人為何需要睡眠，獲得了是因?yàn)?ldquo;減輕或減少神經(jīng)突觸的強(qiáng)度或數(shù)目”的假說，但其中具體的機(jī)制仍然不清楚。

在這篇文章中，研究人員分析了長時(shí)間保持清醒的大鼠，在多個(gè)位點(diǎn)追蹤大鼠大腦皮質(zhì)的電活動，通過大腦波長檢測，他們發(fā)現(xiàn)這些行為上還處于清醒狀態(tài)的大鼠的皮質(zhì)神經(jīng)元會出現(xiàn)“掉線”的現(xiàn)象，就像在睡眠狀態(tài)中一樣，但這種變化是局部地、零散地發(fā)生的。Tononi教授解釋道，“清醒大鼠的這些疲勞神經(jīng)可能就是造成，缺乏足夠睡眠而引起的注意力下降，判斷力減低，以及煩躁易怒的原因”，“讓我們驚訝的是，在這些睡眠被剝奪的大鼠大腦中，一些神經(jīng)元亞群會出現(xiàn)‘掉線’的情況，但這種情況是局部性質(zhì)的。”

研究人員為了能保持大鼠的清醒狀態(tài)，不斷的往大鼠籠子里放入新鮮的“玩具”——彩球，盒子，方塊，以及一些散發(fā)其它大鼠氣味的東西，研究人員發(fā)現(xiàn)這些大鼠越想睡覺，越多皮層神經(jīng)元就會關(guān)閉，而且這種關(guān)閉好像是隨機(jī)性的出現(xiàn)在不同的位置。Tononi教授認(rèn)為這種暫時(shí)的關(guān)閉是為了保持平衡，部分彌補(bǔ)睡眠調(diào)控。

這項(xiàng)研究表明青春期沒有充足的睡眠會產(chǎn)生不利的情緒和心理，從而影響大腦的發(fā)育。而且這項(xiàng)研究也說明大腦發(fā)育過程中睡眠模式的改變，可以作為神經(jīng)連接健康性的指標(biāo)，尤其對于兒童期-青少年期這段關(guān)鍵時(shí)間來說具有重要的意義。

Tononi教授研究組之前曾解析過睡眠的奧秘，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們是清醒的時(shí)候，大腦的各個(gè)部分通過神經(jīng)元及化學(xué)介質(zhì)在整個(gè)大腦網(wǎng)絡(luò)中不斷的進(jìn)行通信。就像由客戶機(jī)、路由器與服務(wù)器組成的Internet，各個(gè)不同的計(jì)算機(jī)在不斷的進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。然而在深度睡眠的時(shí)候，大腦的不同節(jié)點(diǎn)之間就都失去了。

研究人員采用了一種非侵入性方式對大腦各個(gè)被選定的部位進(jìn)行刺激，通過對被試大腦上安裝電極進(jìn)行監(jiān)測，以確定每個(gè)刺激所觸發(fā)的大腦其它部位的反應(yīng)。在清晨，當(dāng)被試在做夢的時(shí)候，在他們大腦所監(jiān)測到的信號與他們清醒時(shí)很相似。但是在深夜，當(dāng)被試處于深度睡眠的時(shí)候，監(jiān)測結(jié)果就大大的不同了。這這個(gè)新的發(fā)現(xiàn)表明了意識是依靠大腦對信息的整合能力，大腦在這個(gè)階段的區(qū)域化狀態(tài)，能使平時(shí)幫助連接形成思考的神經(jīng)突觸們得到休息。

來源：生物通