Science子刊:我们为什么需要睡觉?深度睡眠有助于清除大脑垃圾

2021
01/31

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生物世界
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来源 | 学术头条

与生物学中的大多数问题一样,“我们为什么需要睡眠”这一问题可能会有很多版本的答案。事实上,科学家近年来在这一问题的相关领域内也在持续不断地进行探索,试图得到一个最全面的答案。

近日,来自美国西北大学(Northwestern University)的研究团队通过一项研究再次重申了深度睡眠对于人体的重要性。

研究团队以经典模式动物果蝇为研究对象,通过研究果蝇深度睡眠期间的大脑活动与行为发现,深度睡眠具有一种恢复大脑能力,并且清除大脑中废物的作用。

相关研究论文以:A deep sleep stage in Drosophila with a functional role in waste clearance 为题,发表在 Science 子刊 Science Advances 杂志上。

研究人员表示,尽管果蝇与人类构造似乎截然不同,但人类与果蝇控制睡眠与觉醒周期的神经元却有着惊人的相似性相关研究可以类比到人类身上

深度睡眠时长严重不足

睡眠是自然恢复心智和身体状态的一个过程。和昏迷不同,睡眠比较容易被打断,让人回到清醒状态。对于成年人来说,一般一天 7-9 个小时是健康的睡眠时长。

而且,除了睡眠时长需要保证外,我们也应该更多关注睡眠质量。我们经常会有这样的体验:我们有时会在醒来时感到精疲力竭,即使这一觉已经睡了很久。这可能是因为没有足够的深度睡眠。

在一般的睡眠过程中,大约有 13%-23% 的时间是深度睡眠阶段。深度睡眠的时长会随着年龄的增长而不断地减少。如果你未满 30 岁,每晚正常大概会有两个小时的深度睡眠。如果你的年龄超过 65 岁,这一阶段可能只有一个小时,或者根本没有。

来源:Pixabay

此外,年轻人可能需要更多的深度睡眠。在深度睡眠期间,人体会释放出对组织发育和修复至关重要的生长激素,这些激素对于年轻人的成长至关重要。

除此之外,深度睡眠也在成年人中起着非常重要的作用。如果我们在运动后有一个很好的睡眠,就可以增强肌肉质量,并减轻正常磨损对身体的影响,因为深度睡眠期间流向肌肉的血流量的增加有助于促进这些过程。

但是,根据华为运动在 2017 年的一项公开数据显示:中国人习惯在晚上 12 点后入睡,平均睡眠时长只有 6.5 小时,近七成人的睡眠质量不佳,仅有 26% 的人拥有正常的深度睡眠。这些数据则表明了人们对于睡眠质量的忽视。

清除大脑垃圾

由于人类与果蝇控制睡眠与觉醒周期的神经元惊人的相似,如今果蝇已经成为研究睡眠、昼夜节律和神经退行性疾病的典型生物。

在此次研究中,研究团队研究了果蝇的长鼻延长(proboscis extensions,PES)睡眠。这是一种深度睡眠阶段,类似于人类的深度慢波睡眠。研究人员发现,在这个阶段,果蝇会不断地伸展和缩回它们的“鼻子”。

研究人员通过研究果蝇深睡眠阶段的数据,证实了深度睡眠在废物清除中的功能性作用事实上,这种被清除的废物包括可能导致神经退行性疾病的有毒蛋白质。

图 | 长鼻完全伸展(红色箭头),然后在长鼻延长睡眠期间立即缩回,这类似于人类的慢波睡眠

在 Allada 看来,这项研究让他们对“为什么所有生物都需要深度睡眠”有了更深的理解。“我们的研究表明,深度睡眠有利于废物清除,并有助于损伤的恢复。清除废物通常对保持大脑健康或预防神经再生性疾病很重要,尽管清醒和睡眠期间可能都会进行废物清除,但深度睡眠期间的废物清除活动会显著增强。” 

该论文的通讯作者之一  Bart van Alphen 也表示:“我们发现深度睡眠在果蝇的废物清除中起作用,这表明废物清除是睡眠的进化保守性功能,废物清除可能是果蝇和人类共同祖先的一种睡眠功能。”

实验证明,当研究人员破坏了果蝇的深度睡眠时,果蝇清除体内注入的不可代谢染料的能力也相应变弱了。

如何提高睡眠质量?

废物清除功能对于大脑来讲至关重要,这种功能可以使大脑得以清除全天累积的有害分子和混乱,阻止类似于阿尔茨海默症、心脏病等病发症的出现。

从长远来看,深度睡眠可以改善人们的外在表现和做事效率,同时可以逆转由睡眠不足引起的状况。

来源:Pixabay

如今,睡眠困扰影响着世界上的许多人,如果你也是其中的一员,不妨通过以下方法提高睡眠质量:

  • 按时就寝。调查研究表明,规律的睡眠能够帮助人们快速入睡,而不规律的睡眠方式是造成睡眠质量差的主要原因。
  • 定期锻炼。锻炼对人们的身心健康至关重要,运动不仅可以改善健康状况,而且可以帮助人们在夜晚快速进入梦乡。
  • 多喝水。人体需要水来运行多个生物过程,要想拥有一个高质量的睡眠,体内全天保持足够的的水分也非常重要,但咖啡因,尼古丁和酒精会使人们难以入睡。
  • 避免光线和噪音。卧室应该黑暗且安静,以确保睡眠质量。在床上使用手机或电脑也会对睡眠产生负面影响,因此入睡前应远离电子产品。

看到这里,有必要放下手机,做点运动,在这个周末追求一个高质量的睡眠了。

编审:杨逍

排版:佩奇

参考资料:

https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabc2999

https://medicalxpress.com/news/2021-01-deep-trash.html


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关键词:
深度睡眠,大脑,睡觉

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