我們都知道,熬夜會令人頭昏腦脹反應遲鈍。為何睡眠不足會帶來這么糟糕的體驗呢?麻省理工MIT的科學家們最近解開了這個謎題,相關論文發表在十月十三日的eLife雜志上。
緩慢振蕩的腦波是深度睡眠的一大特征,也出現在昏迷和全身麻醉的時候,與意識喪失有關。研究人員發現,始于丘腦網狀核(TRN)的一個大腦回路能夠誘導這種緩慢振蕩,在其他部分保持清醒的情況下催眠局部大腦區域。如果TRN活性足夠強,這種腦波甚至會接管整個大腦。
目前的睡眠研究大多關注睡眠的整體控制,這種控制發生在整個大腦充斥慢波的時候。而這項研究顯示,缺乏睡眠的動物在清醒狀態下,大腦某些區域也會呈現慢波。這意味著大腦中存在局部水平的睡眠控制。(延伸閱讀:睡眠質量差加速癌細胞生長)
研究人員通過光遺傳學技術,對清醒狀態的小鼠進行TRN弱刺激,結果大腦皮層的一小部分出現了慢波。當他們給小鼠TRN更多刺激的時候,整個皮層都呈現慢波。“在誘導慢波的時候,動物表現得昏昏欲睡。它們不再到處跑,肌張力也顯著下降,”MIT 的Laura Lewis說,她和Jakob Voigts是這篇文章的共同第一作者。
研究人員指出,TRN負責微調大腦對局部區域的控制,通過協調不同區域的慢波,促進它們之間的交流。這一機制可以幫助大腦鞏固新的記憶。除此之外,TRN也會使睡眠不足的人昏昏沉沉容易走神。“我們認為大腦已經開始向睡眠狀態過渡,就算你強迫自己保持清醒,一些局部區域還是在打瞌睡,”Lewis說。
進一步研究表明,刺激TRN能夠誘導深度的非REM睡眠。這項研究可以幫助人們設計新的安眠藥和麻醉劑,建立更接近天然睡眠的無意識狀態。“TRN富含釋放抑制性神經遞質GABA的突觸。許多麻醉劑作用于這些突觸并生成慢波,因此幾乎可以肯定TRN是這些藥物的作用位點,”文章資深作者,MIT 的Emery Brown教授指出。
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