本文轉(zhuǎn)載自 學(xué)術(shù)經(jīng)緯
很多經(jīng)常需要加班工作的人也許有這樣的經(jīng)歷——在長期熬夜后，大腦認知能力會出現(xiàn)顯著下降。這并不讓人奇怪，畢竟大腦也需要休息。但是，即便經(jīng)過了充足的休息，一些人發(fā)現(xiàn)，大腦的反應(yīng)速度依舊無法回到長期熬夜前的迅捷狀態(tài)，似乎缺覺帶走了大腦的靈性。人們也常戲謔地說，熬夜“殺死了不少腦細胞”。這種說法是心理作用，還是的確有科學(xué)依據(jù)在背后支持？
近日，神經(jīng)學(xué)領(lǐng)域的頂尖學(xué)術(shù)期刊《Journal of Neuroscience》給出了答案：長期缺覺的確會“殺死腦細胞”，讓大腦的反應(yīng)不如從前。這背后的原因讓人驚訝——在缺覺時，大腦為了保護自己，會“吃掉”那些受損的腦細胞！
這項研究來自一支意大利的研究團隊，主要負責人是馬爾凱理工大學(xué)（Marche Polytechnic University）的Michele Bellesi教授。Bellesi教授的課題組主要關(guān)注睡眠對大腦造成的影響。在一項實驗中，他與研究團隊想要了解缺乏睡眠會對小鼠的大腦結(jié)構(gòu)帶來如何的變化。
本研究的主要負責人Michele Bellesi教授（圖片來源：researchgate）
這項實驗的設(shè)計非常簡潔——他們將小鼠分成了多組，其中一組能睡到自然醒（模擬正常情況），一組被剝奪了8小時的睡眠（模擬短期缺覺），另一組則被剝奪了近5天的睡眠（模擬長期缺覺）。隨后，他們將研究對象集中在了膠質(zhì)細胞（glial cell）上。這類細胞在大腦中為神經(jīng)元提供營養(yǎng)與氧氣，并能消滅病原體或是死亡的神經(jīng)元，保持大腦的健康。如果缺覺對大腦會造成影響，那么膠質(zhì)細胞的活性很有可能會發(fā)生改變。因此，研究人員預(yù)計能在這群細胞上看到缺覺造成的異常。
果不其然。研究發(fā)現(xiàn)，缺覺會影響星形膠質(zhì)細胞（astrocyte）的活性。在正常休息的小鼠中，星形膠質(zhì)細胞會在大約6%的突觸附近發(fā)揮作用。而在短期缺覺和長期缺覺的小鼠中，這一數(shù)字分別上升到了8%和13.5%。
星形膠質(zhì)細胞（圖片來源：維基百科）
為啥缺覺反而讓星形膠質(zhì)細胞變得更加活躍呢？在研究人員發(fā)現(xiàn)，在星形膠質(zhì)細胞的諸多功能中，有一個功能是對大腦中的突觸進行“修補”，并消滅那些受損的細胞。這能夠解釋它的活性增加——在缺覺后，大腦中的一些細胞及部分突觸會出現(xiàn)損傷。為了讓大腦時刻處于健康的狀態(tài)，星形膠質(zhì)細胞會介導(dǎo)吞噬作用，成為清道夫。
后續(xù)的研究證實了這一觀點。通過對不同小鼠群體的比較，研究人員發(fā)現(xiàn)，長期缺覺的小鼠，大腦中的星形膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的吞噬作用變得更為明顯?！斑@是人類首次發(fā)現(xiàn)由于缺覺，大腦內(nèi)的突觸會被星形膠質(zhì)細胞給吃掉?！?Bellesi教授說。
與自然醒的小鼠（S組為白天取樣，W組為晚上取樣）相比，短期缺覺（SD組）與長期缺覺（CSR組）的星形膠質(zhì)細胞介導(dǎo)的吞噬作用更為明顯（圖片來源：《Journal of Neuroscience》）
短期內(nèi)，這或許是樁好事：隨著清醒時間的不斷增加，大腦內(nèi)突觸所承受的負荷也會不斷增加。定期清理那些不堪重負的突觸，也許能提高大腦的工作效率。“這些突觸就好像舊家具，需要精心打理和清潔?！?Bellesi教授補充道。
但這畢竟不是個長期解決的方法。更為糟糕的是，Bellesi教授與他的團隊發(fā)現(xiàn)，處于長期缺覺狀態(tài)下的小鼠，大腦中的另一種膠質(zhì)細胞——小膠質(zhì)細胞（microglial cell）會被激活，而它同樣會去捕食大腦中受損的細胞。這一現(xiàn)象在顯微鏡下得到了確認——小鼠的突觸前段富有一種叫做VGLUT的神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運蛋白，而通過熒光標記，研究人員發(fā)現(xiàn)它們出現(xiàn)在了小膠質(zhì)細胞的“肚子”里。
原本應(yīng)該出現(xiàn)在神經(jīng)突觸上的蛋白，在缺覺后，出現(xiàn)在了小膠質(zhì)細胞的肚子里（圖片來源：《Journal of Neuroscience》）
“這就讓人擔心了，” Bellesi教授說：“我們知道在阿茲海默病或其他神經(jīng)退行性疾病中，小膠質(zhì)細胞會持續(xù)起作用?！比绻斡蛇@些小膠質(zhì)細胞吞噬突觸，那么長期缺覺無疑是一條通往“失智癥”的不歸路。
許多研究神經(jīng)科學(xué)家們對這項研究報以了很高的評價。法國波爾多大學(xué)（University of Bordeaux）的Agnes Nadjar教授認為，這可以解釋為啥缺覺的人更容易得“失智癥”。
在該項研究中，科學(xué)家們并未檢驗更多的睡眠能否對大腦起到保護作用，或是逆轉(zhuǎn)長期缺覺帶來的負面影響，這也將是未來的研究方向。即便尚有許多機制未得到闡明，這項研究依舊告訴我們，想要有一個思維敏捷的大腦，最好遠離熬夜。
參考資料：
[1] Sleep Loss Promotes Astrocytic Phagocytosis and Microglial Activation in Mouse Cerebral Cortex
[2] The brain starts to eat itself after chronic sleep deprivation
