原創(chuàng) 生物世界 生物世界 收錄于話題#睡眠26個(gè)

撰文 | 王聰

編輯 | 王多魚(yú)

排版 | 水成文

在當(dāng)今社會(huì)，熬夜已成為許多年輕人的“新常態(tài)”，你是否也會(huì)在某夜凌晨，百無(wú)聊賴地把玩著手機(jī)，懊悔剛才不應(yīng)該喝奶茶或吃宵夜，并感慨著又是失眠的一天？亦或是為了第二天的考試、要匯報(bào)的PPT等熬夜突擊。

我們都知道熬夜的危害很大的，除了讓人第二天精神憔悴，還損害皮膚、肝臟，甚至增加罹患心臟病和癌癥的風(fēng)險(xiǎn)。

2021年8月5日，美國(guó)密歇根大學(xué)的研究人員在《美國(guó)科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)表了題為：Sleep loss drives acetylcholine- and somatostatin interneuron–mediated gating of hippocampal activity to inhibit memory consolidation 的研究論文。

該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熬夜導(dǎo)致睡眠不足時(shí)，大腦中導(dǎo)航和處理及存儲(chǔ)新記憶的海馬體中的抑制神經(jīng)元活動(dòng)會(huì)增加。這些抑制性神經(jīng)元會(huì)限制了它們周?chē)窠?jīng)元的活動(dòng)，使得海馬體中的正常神經(jīng)元活動(dòng)無(wú)法聚集，從而破壞記憶鞏固。

先前的研究表明，在學(xué)習(xí)幾小時(shí)后，存在一個(gè)敏感時(shí)間窗口，在此期間必須要睡覺(jué)才能完全鞏固之前學(xué)習(xí)產(chǎn)生的記憶，此時(shí)海馬中的神經(jīng)元活動(dòng)必須保持不受干擾，并且神經(jīng)元內(nèi)的RNA轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯必須正常進(jìn)行。

首先，研究團(tuán)隊(duì)研究了睡眠和清醒、海馬神經(jīng)元活動(dòng)和活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的核糖體S6蛋白磷酸化之間的相互作用，S6蛋白是負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)翻譯的核糖體的一個(gè)組成部分。這種磷酸化能夠影響哪些mRNA會(huì)隨著神經(jīng)元變得更加活躍而被翻譯成蛋白質(zhì)。這種調(diào)控作用對(duì)于適應(yīng)神經(jīng)元不斷變化的代謝需求很重要。

研究團(tuán)隊(duì)給予小鼠一個(gè)恐懼刺激，當(dāng)小鼠在受到刺激后被允許自由睡覺(jué)時(shí)，發(fā)現(xiàn)海馬體齒狀回部分的核糖體S6蛋白的磷酸化增加，這是記憶開(kāi)始形成的第一個(gè)區(qū)域。

但是當(dāng)這些小鼠被剝奪睡眠時(shí)，它們整個(gè)海馬體的磷酸化水平下降。這擾亂了小鼠的記憶，這些記憶本來(lái)是為了應(yīng)對(duì)之前恐懼刺激而形成的。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)試圖研究這種活動(dòng)驅(qū)動(dòng)的核糖體S6蛋白磷酸化的減少是否會(huì)在睡眠不足后對(duì)所有神經(jīng)元產(chǎn)生類似的影響。研究團(tuán)隊(duì)使用生物信息學(xué)比較了與磷酸化的含S6蛋白的核糖體相關(guān)的mRNA豐度，還還檢查了之前睡眠或不睡眠條件下的mRNA表達(dá)譜。

研究團(tuán)隊(duì)觀察到，在睡眠剝奪后，一種類型的RNA轉(zhuǎn)錄物的豐度顯著增加，這些轉(zhuǎn)錄物已知專門(mén)存在于表達(dá)神經(jīng)肽生長(zhǎng)抑素和抑制性神經(jīng)遞質(zhì)GABA的中間神經(jīng)元中。這表明含有生長(zhǎng)抑素的中間神經(jīng)元之間的更大活動(dòng)會(huì)抑制周?chē)窠?jīng)元，從而抑制海馬體中的整體核糖體S6磷酸化，充當(dāng)減緩其放電的門(mén)控。

然后，研究團(tuán)隊(duì)在小鼠上進(jìn)行了進(jìn)一步研究，他們發(fā)現(xiàn)在自由睡眠的小鼠身上模仿這種抑制性門(mén)控機(jī)制時(shí)，能夠破壞海馬體活動(dòng)和記憶鞏固。相反的，在學(xué)習(xí)后抑制表達(dá)生長(zhǎng)抑素的中間神經(jīng)元的活動(dòng)，會(huì)增加齒狀回神經(jīng)元活動(dòng)，并有利于記憶鞏固。

這項(xiàng)研究為進(jìn)一步研究操縱興奮性和抑制性神經(jīng)元活動(dòng)之間的相對(duì)平衡如何影響記憶和睡眠打開(kāi)了新的大門(mén)。

這項(xiàng)研究也提醒了我們，學(xué)習(xí)一段時(shí)間后適當(dāng)休息或睡眠能夠更好地鞏固記憶，那些在考試前熬夜突擊的做法，顯然不是一個(gè)好主意，實(shí)際上睡個(gè)好覺(jué)可能更有幫助。

論文鏈接：

https://www.pnas.org/content/118/32/e2019318118

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