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睡覺，人之生存根本，萬物共享之習(xí)性。飛禽走獸魚蟲，只要體內(nèi)有神經(jīng)系統(tǒng)就都少不了睡眠的調(diào)劑。如果仔細(xì)探究，睡覺實(shí)質(zhì)上有悖常理，不利于生存和進(jìn)化。因?yàn)閯?dòng)物一旦睡著，就更有可能羊入虎口，成為捕獵者的盤中餐。既然如此，我們究竟為何要睡覺？

以全新視角理解睡眠

大多數(shù)人都認(rèn)同，睡覺是為了造福大腦或神經(jīng)系統(tǒng)，睡眠期間的“腦狀態(tài)”表現(xiàn)為神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用。睡覺對(duì)于學(xué)習(xí)和記憶的重要性也是老生常談，睡眠不足會(huì)導(dǎo)致表現(xiàn)不佳、成績變差。

然而Appelbaum教授和他的團(tuán)隊(duì)則認(rèn)為最直接受益于睡眠的是單個(gè)神經(jīng)元，這樣才能解釋為何水母、蠕蟲之類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非常簡單的生物也睡覺。單個(gè)神經(jīng)元之間彼此連接成為網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)也就因此獲得裨益。

“水母又不需要鞏固記憶、參加考試，那它們?yōu)槭裁匆X？這就是我們研究的起點(diǎn)”， Appelbaum教授說。

帶著這個(gè)問題，Appelbaum團(tuán)隊(duì)開始尋找合適的動(dòng)物模型。對(duì)活體哺乳動(dòng)物的單個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行研究頗具挑戰(zhàn)，因?yàn)榇竽X之外有顱骨保護(hù)，要想接觸到腦體就已經(jīng)很復(fù)雜。最終，研究人員選定了斑馬魚作為研究對(duì)象。這種脊椎動(dòng)物胚胎透明、體外發(fā)育，易于觀察；其大腦相對(duì)簡單，而結(jié)構(gòu)與功能又與人腦一致，因此是研究單個(gè)神經(jīng)元實(shí)時(shí)變化的不二之選。

圖注：實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的斑馬魚

圖源：牛津大學(xué)Sarah De Val博士

睡眠促進(jìn)神經(jīng)元內(nèi)DNA修復(fù)

借助多種工具，科學(xué)家成功做到了無創(chuàng)觀察活體動(dòng)物中的單個(gè)細(xì)胞。應(yīng)用這種技術(shù)，研究人員在觀察斑馬魚單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)時(shí)得到了突破性的進(jìn)展。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

神經(jīng)元中的DNA損傷在斑馬魚清醒時(shí)增多，睡眠時(shí)減少

生物體的各種細(xì)胞中每時(shí)每刻都在發(fā)生DNA損傷，對(duì)應(yīng)的修復(fù)機(jī)制也不少。神經(jīng)元內(nèi)DNA損傷的特殊之處在于，生物體清醒的時(shí)候，修復(fù)速度＜損傷速度，因此損傷會(huì)不斷增加，只有在睡著的時(shí)候，修復(fù)過程才能占上風(fēng)。

睡眠剝奪會(huì)加劇神經(jīng)元中的DNA損傷，唯一的解決辦法就是回歸正常規(guī)律的睡眠模式。值得注意的是，只有在神經(jīng)元中睡眠與修復(fù)才密不可分。那么神經(jīng)元又有何特別之處？

神經(jīng)元是一種非分裂細(xì)胞，傳統(tǒng)神經(jīng)學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為，成年人大腦中的神經(jīng)元難以再生，所以需要且用且珍惜。但近年來，多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)提出了神經(jīng)元可再生的依據(jù)。Appelbaum教授認(rèn)為，這或許可以解釋我們?yōu)楹芜M(jìn)化出了睡覺的習(xí)慣，“睡覺制造了一段大腦關(guān)機(jī)的時(shí)間，讓神經(jīng)元能有機(jī)會(huì)進(jìn)行檢修和維護(hù)，并且這些工作似乎還被強(qiáng)制限定在關(guān)機(jī)期間完成。”

PARP1基因是一種“睡眠開關(guān)”

PARP1能夠感知并標(biāo)記神經(jīng)元中DNA的損傷，當(dāng)DNA損傷增多時(shí)，PARP1也會(huì)變多，并提示大腦到點(diǎn)該睡覺了。在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)研究人員控制PARP1過表達(dá)時(shí)，斑馬魚就會(huì)進(jìn)入睡眠狀態(tài)；而當(dāng)他們調(diào)低PARP1表達(dá)時(shí)，斑馬魚就會(huì)因?yàn)槿狈μ崾径３智逍选?/p>

睡眠與神經(jīng)退行性疾病

通過斑馬魚得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)人類壽命又有什么啟發(fā)？

不少研究指出，長期的睡眠剝奪和睡眠障礙*會(huì)加劇DNA損傷，增加罹患神經(jīng)退行性疾病的風(fēng)險(xiǎn)（ 譯者注：睡眠剝奪指的是人為地減少每天應(yīng)有的睡眠時(shí)間。睡眠剝奪分為急性和慢性兩種，急性完全性睡眠剝奪是指在24小時(shí)到48小時(shí)內(nèi)完全不睡覺；慢性不完全性睡眠剝奪，則是應(yīng)有的睡眠時(shí)間減少）。近年的研究也發(fā)現(xiàn)阿爾茲海默癥、帕金森綜合征和肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥（ASL）等都與睡眠障礙相關(guān)。 

“如果你睡的不好，神經(jīng)元內(nèi)的DNA損傷就會(huì)增加”，Appelbaum教授解釋道，“如果長期睡眠狀況都很糟糕，損傷持續(xù)加劇很可能會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡，最終帶來各類神經(jīng)退行性疾病。”

“我們的實(shí)驗(yàn)證明了慢性睡眠剝奪和與DNA損傷存在相關(guān)性，而DNA損傷是衰老標(biāo)志之一，換句話來說，不好好睡覺與加速衰老息息相關(guān)?！?nbsp;不過Appelbaum教授也承認(rèn)，“此實(shí)驗(yàn)畢竟是以斑馬魚為對(duì)象，對(duì)于人體，暫時(shí)還很難去調(diào)控DNA損傷以觀察其對(duì)睡眠的影響?！?/p>

睡多久才足以修復(fù)DNA呢？

多年來，關(guān)于最佳睡眠時(shí)長眾說紛紜。雖然Appelbaum教授不能對(duì)人類的最佳睡眠時(shí)長給出答案，他對(duì)于斑馬魚應(yīng)該睡多久很有把握。

斑馬魚對(duì)光線非常敏感，因此通過調(diào)節(jié)亮度就能控制它們清醒或睡著。在實(shí)驗(yàn)中，Appelbaum團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，如果讓斑馬魚只睡2到4小時(shí)，DNA損傷的水平就會(huì)很高。但睡滿6小時(shí)后，DNA損傷就會(huì)恢復(fù)到正常水平。因此對(duì)于斑馬魚而言，6小時(shí)是能滿足DNA修復(fù)的最佳睡眠時(shí)長。并且，睡眠時(shí)長并非多多益善，實(shí)驗(yàn)中，8至10個(gè)小時(shí)的睡眠并沒有讓DNA的修復(fù)效果進(jìn)一步提升。

睡眠研究的未來方向

仍有許多問題留待Appelbaum教授和他的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)探索。例如，大腦如何得知某一特定神經(jīng)元中的DNA需要修復(fù)？并非每一個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞都與睡眠直接掛鉤，因此Appelbaum教授猜測(cè)，細(xì)胞損傷存在一定閾值，當(dāng)足夠多的神經(jīng)元累積損傷達(dá)到這一閾值時(shí)，大腦就會(huì)收到信號(hào)進(jìn)入睡眠，為修復(fù)工作創(chuàng)造條件。

另一個(gè)問題有關(guān)我們睡著時(shí)仍然活躍的神經(jīng)元，例如那些控制做夢(mèng)的神經(jīng)元，它們又在何時(shí)休息？“也許我們清醒時(shí)，這類神經(jīng)元就在休息”，Appelbaum教授說，“下一步我們會(huì)在其他脊椎動(dòng)物中復(fù)制斑馬魚實(shí)驗(yàn)，并將剛才提到的問題納入到接下來的研究中。我們也會(huì)嘗試與醫(yī)院合作進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)，探究實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否也能應(yīng)用到人類身上?！?/p>

雖然Appelbaum教授的研究暫時(shí)只針對(duì)小小斑馬魚，但我們已然知曉，在睡覺這件事上，萬物玄同且獲益匪淺。一夜安眠換得DNA自動(dòng)修復(fù)，躺著就可以邁向長壽，何樂而不為？