啊，睡覺，也許……會縮小你的神經連線？這是對睡眠期間大腦微妙變化進行研究的新結論。
研究人員發現，睡眠提供了一個時間，讓大腦的突觸——神經元之間的連線——縮小近 20%。在這段時間裡，突觸會休息，為第二天做準備，當它們接收新的輸入時，它們會變得更強壯——也就是說，學習新的東西，研究人員說。
科學家們說，如果沒有這種被稱為“突觸穩態”的重置，突觸可能會變得過載和燒壞，就像一個插了太多電器的插座一樣。
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威斯康星大學麥迪遜分校睡眠與意識中心的研究合著者基亞拉·奇雷利博士說：“睡眠是進行突觸重新規範化的最佳時機……因為當我們清醒時，我們是‘此時此地’的奴隸，總是關注某些刺激並學習一些東西。”[關於大腦你不知道的 10 件事]
奇雷利告訴《生命科學》：“在睡眠期間，我們對外部世界的關注要少得多……大腦可以取樣[或評估]我們所有的突觸，並以智慧的方式重新規範它們。”
奇雷利和她的同事、同樣來自威斯康星大學麥迪遜分校的朱利奧·託諾尼博士在 2003 年提出了這種突觸穩態假說 (SHY)。
現在，奇雷利和託諾尼在觀察到老鼠睡覺時突觸的縮小後，獲得了 SHY 的直接視覺證據，這是一項歷時四年的複雜實驗。研究人員今天（2 月 2 日）在《科學》雜誌上描述了他們的發現。
研究人員說，睡眠是人們為能夠不斷學習新事物的大腦付出的代價。
英國牛津大學睡眠和晝夜神經科學研究所所長羅素·福斯特沒有參與這項研究，他稱其為“非常好的、清晰的研究”。福斯特說，這些發現支援了睡眠對於記憶的鞏固和學習是必要的這一概念。
千百年來，人類一直在探索睡眠的本質和目的。亞里士多德認為睡眠具有恢復性作用，是取代或重建白天身體消耗殆盡的一切的時間。現代科學支援這一觀點，研究人員已經確定了與恢復相關的基因組和僅在睡眠期間開啟的代謝途徑。
奇雷利和託諾尼專注於睡眠對大腦的影響。在 2003 年發表的一篇論文中，他們假設了睡眠在突觸生長中的作用，突觸是神經元之間傳遞資訊的途徑。突觸在白天會不斷加強或擴大，以適應大腦吸收新體驗時產生的流量。但是，這種加強不能無限期地進行下去，否則突觸會變得飽和——想想“資訊過載”。
研究人員在他們早期的論文中指出，突觸在睡眠期間會被修剪掉。這種修剪不一定會導致身體需要睡眠；相反，身體正在利用個體睡眠時大腦流量減少的優勢。[關於夢的 7 個令人費解的事實]
為了尋找證據，研究人員使用了一種新型電子顯微鏡，它可以辨別老鼠大腦中奈米級微小突觸的縮小和隨後的擴張。他們發現，幾個小時的睡眠導致突觸的平均大小減少了 18%。
奇雷利說，一個有趣的發現是，這種修剪發生在約 80% 的突觸中，但最大的突觸倖免於難。研究人員推測，這些較大的突觸可能與最穩定和最重要的記憶有關，大腦不想失去這些連線。然而，大腦決定修剪哪些突觸連線的方式是另一個有待探索的謎團，奇雷利說。
福斯特說：“在晚上進行修剪至關重要，這樣白天臨時突觸編碼的大量資訊就不會壓垮大腦。修剪確保只保留最重要的資訊。”
福斯特說，他可以設想基於奇雷利-託諾尼研究的後續實驗，這些實驗將使用小鼠模型來探索晝夜節律（身體的“內部時鐘”）、睡眠、突觸修剪和精神疾病之間的聯絡。福斯特說，這些疾病的一些關鍵特徵似乎是神經迴路的紊亂、睡眠障礙以及認知和記憶的損害。福斯特還是即將出版的書籍《晝夜節律：簡明介紹》（牛津大學出版社，2017 年）的合著者。
福斯特補充說，重置突觸可能是睡眠的核心特徵，特別是對於與其它動物相比具有先進認知能力的人類來說。然而，修剪可能只是睡眠階段發生的眾多基本功能之一，在這個階段，身體利用身體不活動來執行一系列基本的內務活動，他說。
所以亞里士多德並沒有錯得太離譜。
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