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睡眠中的大脑神经细胞

上一篇 / 下一篇  2011-03-11 14:47:47 / 个人分类:科研创新

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  人生约有三分之一的时间是在睡眠中度过的,因此睡眠的意义是也一个被受关注的话题。

  虽然人们早已认同睡眠是为了维持大脑机能的一种积极主动的生理过程,但在睡眠条件下大脑神经细胞活动状态却并不十分清楚。一些人认为睡眠的目的是减少大脑过度疲倦,但也有人曾提出睡眠是用以巩固对以往记忆痕迹的假说,当然这两种假设也可能并不矛盾。

  如果,睡眠是为了屏蔽内外应激负荷的刺激,积极修整神经元间一些不重要的关联信息,减少大脑神经元细胞的不必要过载负荷的一种方式,那么大脑可以通过睡眠来完成对信息的整理和保存并形成记忆,但至今为止人们对睡眠期间这些大脑神经细胞如何表达功能的分子机制还缺乏了解。

  最近,美国斯坦福大学Appelbaum 博士等人利用热带斑马鱼的仔鱼具有透明性的特点,对这个议题进行研究并得出有趣的结论。人们知道斑马鱼与人类同样显示白天活跃和夜间睡眠的生理周期,但不同的是人们能够在一定的实验条件下观察到斑马鱼透明仔鱼脑内神经网络的连接与变化。Appelbaum等人用色素标记这些仔鱼神经元后利用荧光成像技术监测调节睡眠神经活动的大脑特定区域变化。他们以影像处理方法可以清楚的观察到,当神经元细胞在活动状态时突触部呈现绿色,而处于非活动期状态下的神经元突触部显示黑色,呈现神经元的突触可塑性。如果大脑神经元细胞活动低下时,可以认为大脑睡眠是在修剪那些无需记忆的神经元间负荷,并通过保存对整理后的神经元负荷痕迹成为记忆,当然这一特征在神经元活动上也可以反映出来。他们的实验也分析了机体生物时相和睡眠对大脑不同区域神经元活动的影响与差异。

  实验中,他们通过追踪观察昼夜大脑神经元活动的变动周期中发现,斑马鱼大脑神经元突触数目受到时钟和行为的影响,并证明睡眠期间神经元活动水平下降是大脑活动的一种积极调整过程,因为只有通过睡眠过程才可能使大脑负荷过的经验得以恢复。如果没有睡眠期间的神经元活动降低,大脑则无法接受、整理和储存新的信息 (Circadian and Homeostatic Regulation of Structural Synaptic Plasticity in Hypocretin Neurons. Neuron., 68: 87–98, 2010),此外,他们在研究中也注意到一些基因表达也积极参与了调节突触节律性变化。

  由于,睡眠期间大脑中的不同神经回路的活动状态并不一样,因而显得生命复杂性。但可以说明的是睡眠是与学习和记忆等中枢神经活动密不可分的,大脑的一种工作方式,其内涵会随着科学方法的不断完善,而被证实。


TAG: 睡眠

 

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