[生命經(jīng)緯]當(dāng)人們的生活節(jié)奏加快，在家庭與工作之間很難取得平衡時(shí)，很多人不得不減少他們的睡眠時(shí)間。
但睡眠減少會(huì)損傷空間學(xué)習(xí)的能力--包括記住怎么到達(dá)新目的地�？茖W(xué)家現(xiàn)在開(kāi)始了解其發(fā)生過(guò)程：空間學(xué)習(xí)任務(wù)增加了新細(xì)胞的生產(chǎn)—在腦子里被稱(chēng)為海馬的空間記憶區(qū)域。睡眠在那些新腦細(xì)胞的生存中起作用。
加州大學(xué)和斯坦福大學(xué)的研究員發(fā)現(xiàn)，與正常的鼠相比，睡覺(jué)受限的鼠在迷宮的道路記憶力減弱。與得到足夠的睡眠的鼠不同的是，睡覺(jué)有限的鼠的新海馬細(xì)胞生存率降低。
研究員使用了睡覺(jué)受限的鼠，而不是完全剝奪睡了睡眠的鼠，來(lái)模仿人的工作。題為《睡眠受限制約海馬依賴(lài)性學(xué)習(xí)的神經(jīng)發(fā)生》一文發(fā)表于由美國(guó)生理社會(huì)出版的《Journal of Neurophysiolog》上。
學(xué)習(xí)使大腦更年輕
科學(xué)家已經(jīng)知道—我們大多數(shù)人也可以從經(jīng)驗(yàn)中感覺(jué)到—睡眠缺乏會(huì)損傷認(rèn)知功能。睡覺(jué)減少會(huì)使注意力不集中，操作記憶力，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間。研究者Hairston 認(rèn)為，“睡眠是健康所必須的，但現(xiàn)在看起來(lái)，腦子比其他身體部位更需要睡眠。”
此前的研究表明，海馬對(duì)于空間學(xué)習(xí)極為重要。“海馬具有獨(dú)特的能力，在生命過(guò)程中產(chǎn)生新的腦細(xì)胞，這過(guò)程‘神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)’”，Hairston指出，“當(dāng)動(dòng)物學(xué)會(huì)需要海馬的任務(wù)時(shí)，神經(jīng)發(fā)生的速率加快。這說(shuō)明，學(xué)習(xí)使大腦更年輕。”
在了解空間學(xué)習(xí)激發(fā)海馬新的腦細(xì)胞的產(chǎn)生后，Hairston和她的團(tuán)隊(duì)想了解，空間學(xué)習(xí)任務(wù)過(guò)程中的睡眠限制是否會(huì)影響海馬新細(xì)胞的產(chǎn)生。
游泳實(shí)驗(yàn)
研究員鼠訓(xùn)練的第二項(xiàng)任務(wù)中用了一個(gè)使用水迷宮—塑料水池圓周大約六英尺，二英尺深。 鼠被放了在水中，必須游到出口。
一組鼠不能看位于水面下的出口，必須迷宮的“精神地圖”—海馬依賴(lài)性的—才能到達(dá)出口。另一組鼠則能看到和嗅到出口，因?yàn)槟抢镉懈涕贇馕�。研究員每四次試驗(yàn)移動(dòng)一次平臺(tái)，使動(dòng)物只能依靠它們的感覺(jué)而不是記憶來(lái)發(fā)現(xiàn)出口。Hairston 解釋說(shuō)，這項(xiàng)任務(wù)不涉及海馬，因?yàn)槭蟛恍枰竦貓D來(lái)到達(dá)平臺(tái)。
疲倦鼠的腦細(xì)胞更少
每次訓(xùn)練的結(jié)尾，通過(guò)新的刺激，使每組一半動(dòng)物保持六個(gè)小時(shí)清醒，另外一半則返回了籠子和睡覺(jué)。六個(gè)小時(shí)以后，睡覺(jué)受限的鼠可以睡眠，直至18小時(shí)后的下一次試驗(yàn)。
與那些依靠視覺(jué)和味覺(jué)的動(dòng)物相比，必須依靠神經(jīng)發(fā)生的老鼠的神經(jīng)發(fā)生率顯著增加。那是有道理的，因?yàn)橐揽坑洃洸拍芡瓿扇蝿?wù)的老鼠需要海馬。
但是, 必須依靠記憶發(fā)現(xiàn)目標(biāo)、但睡覺(jué)有限的鼠沒(méi)有增加神經(jīng)發(fā)生率，這與在休息的相對(duì)動(dòng)不同。這意味著，睡眠缺乏應(yīng)限制細(xì)胞回復(fù)。另一方面，睡眠受限、依賴(lài)視覺(jué)和味覺(jué)的老鼠比相應(yīng)得到充分休息的卻表現(xiàn)出更好的神經(jīng)發(fā)生率，這是一意想不到發(fā)現(xiàn)。
研究者認(rèn)為，在休息的小組設(shè)法依靠記憶發(fā)現(xiàn)平臺(tái)，這在一般情況下是更好的策略。但在這種情況下，研究員每四次試驗(yàn)移動(dòng)了目標(biāo)，使用視覺(jué)和味覺(jué)則是更好的戰(zhàn)略。睡覺(jué)受限的鼠通過(guò)改變他們的策略補(bǔ)嘗他們的睡眠缺乏，而且這是有效的。
“在這個(gè)小組中，睡覺(jué)受限的鼠，由于改善了缺乏睡眠的干涉，增強(qiáng)了它們的迷宮記憶能力—迫使他們更容易接近提示。”Hairston 說(shuō)。
學(xué)習(xí)新事物—至少在空間記憶中，通過(guò)保持新腦細(xì)胞更好的生存率可以保持頭腦的年輕。但是，睡眠的不足會(huì)抑制海馬的神經(jīng)發(fā)生。“適度、逐步的睡眠制約也許對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有長(zhǎng)期有害作用”。
另一方面，睡眠受限、依賴(lài)視覺(jué)和味覺(jué)的老鼠比相應(yīng)得到充分休息的卻表現(xiàn)出更好的神經(jīng)發(fā)生率，“表明某些認(rèn)知功能對(duì)睡眠損失有抵抗性，”Hairston說(shuō)，“這可能很重要，并且暗示利用對(duì)于睡眠減少無(wú)影響的、特定的神經(jīng)物質(zhì)，可以?xún)?yōu)化信息遞呈的途徑”。
“這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于長(zhǎng)期睡眠缺乏的人的訓(xùn)練會(huì)有重要意義，包括軍人和醫(yī)科學(xué)生等”，Hairston 說(shuō)，“當(dāng)認(rèn)知損傷也許可以被克服，適度、逐步的睡眠制約也許對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有長(zhǎng)期有害作用”。
進(jìn)一步研究能說(shuō)明大腦的學(xué)習(xí)策略
這些研究結(jié)果的應(yīng)用之一就是，睡眠受限可影響認(rèn)知過(guò)程的層級(jí)。空間學(xué)習(xí)是最基本的認(rèn)知策略，當(dāng)它被睡眠缺乏打亂時(shí)，就會(huì)有第二策略涌現(xiàn)。“還有以擴(kuò)展到，研究其他競(jìng)爭(zhēng)性過(guò)程是否也類(lèi)似地受睡眠缺乏影響，”Hairston 說(shuō)。例如，科學(xué)家知道,，遭受了某些類(lèi)型腦子損害的人們，也許無(wú)法篩選在毫不相關(guān)的刺激之外如屋子里的噪聲，而這對(duì)于健康人來(lái)說(shuō)則可以輕易做到。
本文由斯坦福研究員Milton T.M. Little, Michael D. Scanlon, Monique T. Barakat, Theo D. Palmer, Robert M. Sapolsky, and H. Craig Heller 發(fā)表。