多年以来,科学家对我们为何要睡觉有很多看法,有些说睡觉是储存能量的方法,有些说睡眠让大脑有机会清掉细胞废物。不过,2篇上周四在《科学》期刊发表的论文提供一些证据,指向「人们睡觉是为了忘掉每天学会的部份资讯」这个概念。

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根据报导,为了学习,大脑的神经元之间会长出突触,把神经元连接起来,让它们可以更快速有效地传达神经讯息,而新的记忆便是在这些神经网路中储存。

威斯康辛大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)的生物学家托诺尼(Giulio Tononi)和西瑞利(Chiara Cirelli)提出突触在日间长得太茂盛,令大脑迴路变得「嘈杂」,当我们睡觉的时候,大脑会削掉一些连结,突出有用的讯息,「你可以聪明地忘掉一些事」。

这2名生物学家自此与其他研究员一起,找到一系列间接证据,支持他们的「突触体內平衡」假设。他们发现神经元在培养皿中可以削掉一些突触,科学家用药物让一缕神经元长出额外的突触,然后这些神经元会削掉它们之前长的部份突触。他们又对一些睡著和一些醒著的老鼠做实验,分別將牠们的大脑组织切片,发现睡著老鼠的大脑突触比醒著的小了18%。

第2个研究由约翰霍普金斯大学(Johns Hopkins University)博士后研究员迪耶雷(Graham H. Diering)领导,透过研究老鼠大脑的蛋白探索「突触体內平衡」假设。在其中一项实验中,他们加入了一种化学物质,让老鼠大脑突触一种表面蛋白亮起,发现老鼠睡著时这些表面蛋白数量下降,显示突触正在减少。实验中表现突出的蛋白Homer1A,在先前的培养皿实验证实,会在睡眠期间启动修剪突触。

为观察这种现象如何影响学习能力,科学家对老鼠做记忆测试,先让牠们进入一个房间,当牠们踩到地上的一个区块,便会感受到轻度电击。当晚部份老鼠大脑被注入一种阻挡修剪突触的化学物质,翌日把牠们放到同一个房间时,两种老鼠都很害怕会再踩到电击区块而大部份时间都僵住不动。进入另一个房间时,一般老鼠好奇地四处嗅探,但未能在睡眠时修剪突触的老鼠则又再僵住。

迪耶雷认为,没有在睡觉时修剪突触的老鼠,记忆变得混乱,不能將被电击的经歷只连结到牠们受电击的特定房间。

其他研究人员则谨慎地认为,这些新发现不是证明「突触体內平衡」假设的有力证据。华盛顿州立大学(Washington State University)睡眠研究员法兰克(Marcos G. Frank)认为,很难判断大脑在晚上出现的改变是由睡眠还是生理时钟造成。俄亥俄睡眠医学研究所(Ohio Sleep Medicine Institute)的施密特(Markus H. Schmidt)则说,大脑在睡眠时可能会修剪突触,但他质疑这是睡眠的一种功能,还是睡眠的主要功能。

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