研究發現大鼠睡眠與清醒間過渡神經活動機制

日期：2011-05-03 08:23:30

來自美國威斯康辛大學麥迪遜分校的研究人員發現了大鼠睡眠與清醒狀態之間過渡的神經活動機制，并且提出長時間保持清醒的大鼠，皮層神經元會出現短暫關閉的現象，而且這種關閉是隨機性的。這一研究成果公布在《自然》（Nature）雜志上。

領導這一研究的是威斯康辛大學麥迪遜分校的著名精神學教授Giulio Tononi，這位教授是睡眠研究領域的權威，特別是睡眠成因的研究方面，他對于意識的本質也有所研究，曾與Edelman Gerald M.合著了“物質如何轉變為精神（意識的宇宙）”“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的神經活動，但是至今對于這兩種狀態下的神經活動，以及這兩種狀態的過程了解不多，之前Tononi教授曾經分析過人為何需要睡眠，獲得了是因為“減輕或減少神經突觸的強度或數目”的假說，但其中具體的機制仍然不清楚。

在這篇文章中，研究人員分析了長時間保持清醒的大鼠，在多個位點追蹤大鼠大腦皮質的電活動，通過大腦波長檢測，他們發現這些行為上還處于清醒狀態的大鼠的皮質神經元會出現“掉線”的現象，就像在睡眠狀態中一樣，但這種變化是局部地、零散地發生的。Tononi教授解釋道，“清醒大鼠的這些疲勞神經可能就是造成，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，一些神經元亞群會出現‘掉線’的情況，但這種情況是局部性質的。”

研究人員為了能保持大鼠的清醒狀態，不斷的往大鼠籠子里放入新鮮的“玩具”——彩球，盒子，方塊，以及一些散發其它大鼠氣味的東西，研究人員發現這些大鼠越想睡覺，越多皮層神經元就會關閉，而且這種關閉好像是隨機性的出現在不同的位置。Tononi教授認為這種暫時的關閉是為了保持平衡，部分彌補睡眠調控。

這項研究表明青春期沒有充足的睡眠會產生不利的情緒和心理，從而影響大腦的發育。而且這項研究也說明大腦發育過程中睡眠模式的改變，可以作為神經連接健康性的指標，尤其對于兒童期-青少年期這段關鍵時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，他們發現當我們是清醒的時候，大腦的各個部分通過神經元及化學介質在整個大腦網絡中不斷的進行通信。就像由客戶機、路由器與服務器組成的Internet，各個不同的計算機在不斷的進行數據交流。然而在深度睡眠的時候，大腦的不同節點之間就都失去了聯系。

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