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科学家证实睡眠对大脑功能的分子基础 精选

已有 7529 次阅读 2013-10-18 17:05 |个人分类:生活点滴|系统分类:海外观察| 价值, 科学家

我们都十分清楚睡眠对健康的意义非凡,睡眠被剥夺的人和动物会出现精神疲劳、判断力下降、学习记忆功能受损、偏头疼甚至诱发癫痫。长期完全睡眠剥夺甚至会导致死亡。但为什么长期失眠会导致大脑功能受损,睡眠为什么是必须的?本期《科学》373页报道了Xie等的关于睡眠过程中大脑对代谢废物清除速度加快的研究。

http://www.sciencemag.org/content/342/6156/373.abstract


Science-2013-Xie-373-7.pdf

研究发现,睡眠可以加速b淀粉样蛋白等代谢废物或有毒代谢产物通过脑脊髓液的清除速度,而这种从静脉周围的细胞间隙液到动脉周围的脑脊液的运输途径是由星型胶质细胞膜上的VI型水通道完成的,如果去掉该蛋白,则这一功能无法完成。学者通过多种研究技术提出产生这种效应的模型:在清醒时,大脑的细胞体积因为血压高的原因而增大,这会引起细胞间隙变的比较小,在睡眠过程中,神经活动减弱,血压变低,细胞体积变小,这样细胞间隙的代谢废物更容易被清洗出来进入脑脊液中。这一发现具有比较重要的价值和意义。神经细胞是功能最复杂的细胞,但无论是能量代谢还是物质代谢都属于有缺陷的细胞,能量代谢必须有血糖的维持和胶质细胞来协助,而代谢废物也以来胶质细胞,即使这样也必须采取睡眠这样的系统调节来完成。甚至神经细胞的电活动传递都需要胶质细胞来协助。神经细胞真是越高级越脆弱的典型代表。

人们早就清楚,睡眠对维持大脑正常功能十分重要,但过去科学家并不了解这种作用的具体分子原因,科学家也一直寻找和确定这一工作的分子原理。来自美国罗契斯特大学医学中心的学者利用小鼠证明了睡眠维持大脑功能的具体分子机制,该文章以report的方式发表,并同时发表新闻分析和新闻透视,显然这一工作受到《科学》杂志的重视和关注。

关于睡眠的确切定义,随着时代的变迁而有着不同的内涵。法国学者认为:睡眠是由于身体内部的需要,使感觉活动和运动性活动暂时停止,给予适当刺激就能使其立即觉醒的状态。人们认识了脑电活动后认为,睡眠是由于脑的功能活动而引起的动物生理性活动低下,给予适当刺激可使之达到完全清醒的状态。

现代医学大致认为,睡眠是一种主动过程,睡眠是恢复精力所必须的休息,有专门的中枢管理睡眠与觉醒,睡时人脑只是换了一个工作方式,使能量得到贮存,有利于精神和体力的恢复。适当睡眠是最好的休息,既是维护健康和体力的基础,也是取得高度生产能力的保证。接受处理内外刺激并做出反应的兴奋度较高的神经细胞因防止没有经过深加工的刺激联结相互干扰,这就表现为缓解疲劳。而睡眠质量不高是指屏蔽度不够或睡眠时间不足以充分消化刺激联结的现象。嗜睡则是病态的过多过久屏蔽。这些都是神经控制不足的表现。在睡眠中由于主动性活动减弱,人的体力也得到相应恢复。

睡眠往往是一种无意识的愉快状态,通常发生在躺在床上和夜里我们允许自己休息的时候。与觉醒状态相比较,睡眠的时候人与周围的接触停止,自觉意识消失,不再能控制自己说什么或做什么。处在睡眠状态的人肌肉放松,神经反射减弱,体温下降,心跳减慢,血压轻度下降,新陈代谢的速度减慢,胃肠道的蠕动也明显减弱。这时候看上去睡着的人是静止的,被动的,实际不然,如果在一个人睡眠时给他作脑电图,我们会发现,人在睡眠时脑细胞发放的电脉冲并不比觉醒时减弱,这证明大脑并未休息。

虽然人们对睡眠进行多种研究,但从生物化学角度,这是第一次证明睡眠是大脑功能的清除有毒物质的加速器,这才是睡眠功能的分子解释。相信不久将有相关的人体研究证据。

 



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