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《科學(xué)大家》專欄|世界睡眠日:請(qǐng)珍惜每一夜的睡眠

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  出品:新浪科技《科學(xué)大家》、Cell Press 細(xì)胞出版社

  人的一生中幾乎有三分之一的時(shí)間是在睡眠中度過(guò)的,睡眠不足會(huì)導(dǎo)致疲憊、注意力不集中、學(xué)習(xí)和工作效率降低。近年來(lái),隨著人們的健康意識(shí)不斷增強(qiáng),有關(guān)睡眠的問(wèn)題也引起了國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注。2001年,國(guó)際精神衛(wèi)生和神經(jīng)科學(xué)基金會(huì)提議將每年的3月21日,春季的第一天定為世界睡眠日,呼吁全球關(guān)注睡眠問(wèn)題。此外,科研人員也致力于深入探究關(guān)于睡眠規(guī)律與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的問(wèn)題。

  平常缺覺周末多睡一會(huì)補(bǔ)回來(lái)?不存在的!

  既然睡眠不足會(huì)增加人們罹患多種疾病的風(fēng)險(xiǎn),那么,補(bǔ)覺多睡一會(huì)是否足以減少這些風(fēng)險(xiǎn)?根據(jù)Cell Press細(xì)胞出版社旗下期刊Current Biology 報(bào)道的新發(fā)現(xiàn),答案很簡(jiǎn)短——“不行”。

  研究表明,隨意的周末恢復(fù)性睡眠,也就是補(bǔ)覺,對(duì)于因睡眠不足造成的代謝問(wèn)題似乎沒什么幫助。

  人們?cè)谥苣┐蠖鄷?huì)比平時(shí)睡的時(shí)間更長(zhǎng),但是周末恢復(fù)性睡眠后再回歸到工作日的睡眠缺乏狀態(tài)會(huì)如何影響代謝健康,目前尚不清楚。

  為了找到答案,研究團(tuán)隊(duì)招募了健康的年輕志愿者,將他們隨機(jī)分配成三組:第一組保證每晚九小時(shí)的充足睡眠時(shí)間;第二組在同一時(shí)期每晚只有五小時(shí)的睡眠時(shí)間;第三組在前五天每天睡五小時(shí),接著周末兩天可以想睡多久就睡多久(即隨意恢復(fù)性睡眠),然后再有兩天每天只睡五小時(shí)。

  研究發(fā)現(xiàn),在第二組和第三組這兩組睡眠受限的群體中,睡眠不足會(huì)導(dǎo)致晚餐后攝入更多零食,體重也會(huì)增加。在周末進(jìn)行隨意恢復(fù)性睡眠的第三組中,雖然受試者在周末的睡眠時(shí)間比平時(shí)平均多了一小時(shí),他們晚餐后攝入的額外熱量也比睡眠不足的人要少,然而,當(dāng)周末過(guò)后他們重新回歸到睡眠不足的狀態(tài)時(shí),生物鐘延遲,晚餐之后也會(huì)吃得更多,其體重也會(huì)繼續(xù)增加。

  另外,第二組受試者的睡眠受限與其胰島素敏感性降低約有13%的相關(guān)性。但是,在周末可以多睡一會(huì)的第三組中,受試者的胰島素敏感性仍然較低。周末補(bǔ)覺而再次回歸到睡眠不足狀態(tài)后,受試者整體、肝臟和肌肉的胰島素敏感性減少了9%至27%。

  研究結(jié)果表明,周末進(jìn)行恢復(fù)性睡眠的受試者,其肌肉特異性胰島素敏感性和肝臟特異性胰島素敏感性更差。也就是說(shuō),如果平常缺覺,想周末多睡一會(huì)補(bǔ)回來(lái),可能反而加重了代謝紊亂。

  在那些一直睡眠較少的人群中反而沒有發(fā)現(xiàn)此類代謝異常。這一研究結(jié)果有些出乎意料,更進(jìn)一步表明當(dāng)長(zhǎng)期缺乏睡眠時(shí),周末恢復(fù)性睡眠可能對(duì)因睡眠不足造成的代謝問(wèn)題沒什么幫助。

  總的來(lái)說(shuō),這些發(fā)現(xiàn)提供了新的證據(jù),表明睡眠不足是代謝紊亂的風(fēng)險(xiǎn)因素。另外,周末補(bǔ)覺不能解決工作日長(zhǎng)期睡眠不足的問(wèn)題。

  對(duì)于那些偶爾睡眠不足的人而言,比如一周有一兩天睡眠不足,目前尚不清楚周末補(bǔ)覺是否對(duì)健康有益。他們希望在未來(lái)的研究中對(duì)這些不同細(xì)節(jié)進(jìn)行探索,包括白天小憩及其他獲得更多睡眠時(shí)間方法的影響。

  足的睡眠對(duì)于維持學(xué)習(xí)和工作效率以及保證代謝正常十分重要。睡眠研究學(xué)會(huì)建議,為保證健康,成人每晚的睡眠時(shí)間應(yīng)該在七小時(shí)以上。因此,我們應(yīng)重視睡眠,注意勞逸結(jié)合。

  白天更累,睡得更久?

  你是否曾有過(guò)這樣的經(jīng)歷?——四處奔波或者高強(qiáng)度工作了一天之后,只想躺倒在床上,安安穩(wěn)穩(wěn)地睡上一覺,而且在沒有其他事情打擾的情況下,這個(gè)晚上也睡得更久。

  倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)對(duì)斑馬魚的一項(xiàng)最新研究揭示了其中的原理,為闡明大腦中睡眠的調(diào)控機(jī)制提供了新的見解——無(wú)論我們醒著的時(shí)間有多長(zhǎng),白天高強(qiáng)度的大腦活動(dòng)似乎都會(huì)增加我們對(duì)睡眠的需求。

  研究人員發(fā)現(xiàn)了一種基因,它能對(duì)大腦活動(dòng)作出反應(yīng),以協(xié)調(diào)生物對(duì)睡眠的需要。

  有兩個(gè)系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)睡眠,分別是晝夜系統(tǒng)和穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)。我們對(duì)晝夜系統(tǒng)理解得十分透徹——機(jī)體內(nèi)置的24小時(shí)制時(shí)鐘能給我們的生物節(jié)律計(jì)時(shí),包括睡眠周期,所以我們知道這種節(jié)律是在哪個(gè)部分的大腦產(chǎn)生的。然而,我們并未充分理解穩(wěn)態(tài)系統(tǒng),該系統(tǒng)導(dǎo)致我們?cè)诮?jīng)歷了漫長(zhǎng)一天或不眠之夜后感到越來(lái)越疲憊。我們發(fā)現(xiàn),睡眠似乎不僅僅是由人們醒著的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)驅(qū)動(dòng)的,而是由上次睡覺后的大腦活動(dòng)強(qiáng)度來(lái)決定的。”

  為了探究大腦中的哪些過(guò)程可獨(dú)立于一天中的時(shí)間驅(qū)動(dòng)穩(wěn)態(tài)睡眠調(diào)節(jié),研究團(tuán)隊(duì)使用斑馬魚幼蟲進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。斑馬魚常用于生物醫(yī)學(xué)研究,部分原因是它們的身體近乎透明,便于成像,此外還與人類有許多相似之處,例如每天晚上睡覺的習(xí)慣。研究人員利用了包括咖啡因在內(nèi)的各種刺激物,以增強(qiáng)斑馬魚的大腦活動(dòng)。

  經(jīng)過(guò)藥物誘導(dǎo)后大腦活動(dòng)增強(qiáng)的斑馬魚在藥效消失后睡得更久,這證實(shí)了大腦活動(dòng)的增加可導(dǎo)致對(duì)睡眠的更大需求。此外,斑馬魚大腦中的一個(gè)特定區(qū)域是影響睡眠壓力的核心:這個(gè)腦區(qū)與人類大腦中發(fā)現(xiàn)的下丘腦區(qū)域相當(dāng),在睡眠期間十分活躍。在這一斑馬魚腦區(qū)中,一種名為甘丙肽(galanin)的特殊大腦信號(hào)分子在恢復(fù)性睡眠期間尤其活躍,但在正常的夜間睡眠中所發(fā)揮的作用并沒有那么大。

  為了證實(shí)藥物誘導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)與實(shí)際的睡眠剝奪有關(guān),研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)測(cè)試,讓斑馬魚幼蟲在“跑步機(jī)”上保持整夜清醒,即通過(guò)模仿快速流動(dòng)的水波使斑馬魚保持清醒,使斑馬魚認(rèn)為它們需要不停地游動(dòng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),被迫保持清醒的斑馬魚在第二天的睡眠時(shí)間更長(zhǎng),并且在恢復(fù)性睡眠中,它們的大腦顯示出甘丙肽活性的增強(qiáng)。

  該結(jié)果表明,甘丙肽神經(jīng)元可能會(huì)實(shí)時(shí)追蹤整體大腦活動(dòng),但需要進(jìn)一步的研究來(lái)說(shuō)明這些神經(jīng)元如何探測(cè)全腦的情況。

  研究發(fā)現(xiàn)也可能揭示了一些動(dòng)物在某些情況下(如饑餓狀態(tài)或交配季節(jié))避免睡眠的方式——或許它們的大腦能夠最大程度地減少大腦活動(dòng),從而限制對(duì)睡眠的需求。

  過(guò)度的大腦活動(dòng)會(huì)增加機(jī)體對(duì)睡眠的需求,這可能解釋了為什么人們?cè)诎d癇發(fā)作后經(jīng)常感到疲憊不堪。此外,他們還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)在穩(wěn)態(tài)睡眠調(diào)節(jié)中起核心作用的基因,這可能有助于人們更了解睡眠障礙和損害睡眠的病癥,例如阿爾茨海默癥。

  這項(xiàng)研究可能同時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極佳的藥物靶點(diǎn),有助于開發(fā)靶向甘丙肽的療法,從而治療睡眠障礙。

  只睡六個(gè)小時(shí)卻不覺得困,這是基因決定的!

  有些人每天只需要睡六個(gè)小時(shí)就能回復(fù)精神,接下來(lái)一整天都保持精力充沛;但有些人即使每天睡夠了八小時(shí),醒來(lái)之后仍然覺得像是睡了個(gè)“假覺”。后者時(shí)常會(huì)羨慕前者的“天賦異稟”——如果需要的睡眠時(shí)間更短,就有更多的時(shí)間做自己想做的事情了。最新研究表明,生物對(duì)睡眠時(shí)長(zhǎng)的需要在很大程度上很可能真的是先天決定的。

  一般人生命中三分之一的時(shí)間都用在了睡覺上,這樣看來(lái)我們對(duì)睡眠的了解實(shí)在是太欠缺了。而這項(xiàng)研究的驚艷之處和開創(chuàng)性在于,它讓我們得以一窺大腦中決定著睡眠和清醒的諸多復(fù)雜回路和各種類型的神經(jīng)元。

  Neuron近期發(fā)表的一篇文章為上述現(xiàn)象提供了遺傳學(xué)方面的解釋。該團(tuán)隊(duì)針對(duì)一個(gè)有數(shù)位成員睡眠時(shí)間遠(yuǎn)少于平均時(shí)長(zhǎng)的家庭展開了研究,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)據(jù)稱與個(gè)體所需睡眠時(shí)長(zhǎng)直接相關(guān)的新基因。

  這項(xiàng)研究涉及數(shù)個(gè)家庭,其中一個(gè)家庭中有數(shù)位成員能在每天只睡六小時(shí)的情況下仍保持身心狀況正常。這令研究者們十分驚訝,也引發(fā)了他們強(qiáng)烈的好奇心:這種只需要很短的休息時(shí)間就能補(bǔ)充一天所需精力的特質(zhì),究竟是先天賦予的,還是后天形成的呢?

  于是,研究人員決定一探究竟,對(duì)這個(gè)家庭的DNA進(jìn)行分析。他們最終找到了決定睡眠時(shí)長(zhǎng)的關(guān)鍵基因——ADRB1。而且,隨后的遺傳連鎖研究和全外顯子組測(cè)序顯示出這幾位家庭成員的ADRB1基因存在一個(gè)此前未發(fā)現(xiàn)過(guò)的罕見變異。

  為了弄清楚這個(gè)罕見基因變異的作用,研究者們開展了一系列試驗(yàn),第一步便是在試管中研究它所表達(dá)出的蛋白質(zhì),隨后發(fā)現(xiàn)這個(gè)變異的基因編碼的是β1-腎上腺素能受體,該變異讓這一蛋白的穩(wěn)定性變差,從而影響了受體的功能。也就是說(shuō),這個(gè)基因變異有可能在大腦功能層面產(chǎn)生影響。

  接下來(lái),研究人員使用攜帶這一基因變異的小鼠進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這些小鼠的平均睡眠時(shí)間比普通小鼠少55分鐘(攜帶該變異的人類則比其他人平均少睡兩小時(shí))。進(jìn)一步的分析表明,這一基因在小鼠腦橋背側(cè)(腦干的一部分)的表達(dá)水平很高,而這個(gè)區(qū)域負(fù)責(zé)的正是呼吸、眼動(dòng)和睡眠等無(wú)意識(shí)功能。

  研究人員還發(fā)現(xiàn),這個(gè)區(qū)域內(nèi)表達(dá)正常ADRB1基因的神經(jīng)元在清醒狀態(tài)下和快速眼動(dòng)(REM)睡眠期都較為活躍,但是在非REM期處于靜態(tài)。攜帶突變基因的神經(jīng)元比正常神經(jīng)元更為活躍,這可能導(dǎo)致了機(jī)體的睡眠時(shí)間較短。

  還有一種方法來(lái)確認(rèn)蛋白質(zhì)的作用,那就是光遺傳學(xué)方法。當(dāng)我們用光去激活A(yù)DRB1神經(jīng)元時(shí),睡眠中的小鼠立刻就醒來(lái)了,不過(guò),Ptá?ek也承認(rèn)用小鼠進(jìn)行睡眠行為研究存在一些局限性,其一就是小鼠的睡眠模式和人不一樣,它們的睡眠時(shí)間是碎片化的,而不是像人那樣在一個(gè)連續(xù)時(shí)段內(nèi)睡覺。直接研究人的睡眠也有不少難處,因?yàn)槿祟惖乃卟粌H是一種生理功能,還和行為習(xí)慣有關(guān),人類會(huì)做出例如喝咖啡、熬夜,做出各種違背自然天性的事情。

  因此,雖然基因在一定程度上決定了需要的睡眠時(shí)長(zhǎng),但總的來(lái)說(shuō),想要好的睡眠,不僅需要放松身心,還要避免熬夜等不良習(xí)慣。

  該研究團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃進(jìn)一步探究ADRB1蛋白在大腦其他部位發(fā)揮的功能,以及到更多家庭中去尋找其他可能相關(guān)的重要基因。睡眠是一個(gè)復(fù)雜的課題,大腦中絕不會(huì)只有一個(gè)基因、一個(gè)區(qū)域在控制身體的睡眠和清醒,我們現(xiàn)在的發(fā)現(xiàn)只是冰山一角。這項(xiàng)研究有朝一日或許能為開發(fā)調(diào)節(jié)睡眠節(jié)律的新藥提供參考。

  睡眠是人生活中最重要的大事之一,睡眠不足會(huì)讓人更容易罹患很多疾病,比如癌癥、自身免疫疾病、心血管疾病、阿爾茨海默病等。我們要重視睡眠問(wèn)題,愿大家都能睡得香甜,精神飽滿迎接每一天。

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