大部分人要花人生三分之一的時間做一件事：睡覺。這件事無疑很重要，因此科學(xué)家們一直在探究睡眠到底給身體和大腦帶來哪些好處，以及缺少睡眠會對大腦健康有什么損害。比如前不久，我們介紹過關(guān)于缺覺為什么會導(dǎo)致“智力下降”的兩項(xiàng)新研究。

最近，紐約羅切斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（University of Rochester Medical Center）的一支研究團(tuán)隊(duì)，通過小鼠實(shí)驗(yàn)首次發(fā)現(xiàn)腦中的免疫細(xì)胞在睡眠時起著重要的“網(wǎng)絡(luò)修護(hù)”作用，加強(qiáng)說明了睡眠與大腦健康之間的重要關(guān)系，同時有助于我們理解阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病與睡眠障礙的關(guān)系。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《自然》子刊Nature Neuroscience上。

這類重要的免疫細(xì)胞名為小膠質(zhì)細(xì)胞（microglia），它們是腦和脊髓中的衛(wèi)士。一旦中樞神經(jīng)系統(tǒng)受傷或感染，它們在接收到炎癥信號后會迅速改變形態(tài)，采取行動消除感染或吞噬死去的細(xì)胞和組織碎片，幫助大腦清除垃圾。

“一直以來，人們假設(shè)小膠質(zhì)細(xì)胞的動態(tài)變化不太會受到動物行為狀態(tài)的影響。”Ania Majewska教授是這項(xiàng)研究的主要負(fù)責(zé)人，她說，“這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，大腦中調(diào)控睡眠/覺醒的信號也會像開關(guān)一樣作用于免疫系統(tǒng)。”

▲Ania Majewska教授研究組的萬圣節(jié)（圖片來源：URMC實(shí)驗(yàn)室主頁）

具體來說，研究者關(guān)注的信號與去甲腎上腺素有關(guān)。當(dāng)我們睡著時，這種化學(xué)物質(zhì)在大腦中的含量很低；而當(dāng)去甲腎上腺素增加，它會喚醒神經(jīng)細(xì)胞，讓我們醒來，讓大腦變得機(jī)警。

這種神經(jīng)遞質(zhì)不僅會作用于神經(jīng)細(xì)胞，也會通過特殊的受體作用于小膠質(zhì)細(xì)胞。研究人員利用先進(jìn)的活體成像技術(shù)，觀察小鼠的大腦活動。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腦中去甲腎上腺素的含量很高時，小膠質(zhì)細(xì)胞會進(jìn)入一種類似休眠的狀態(tài)，無法對局部損傷做出反應(yīng)。

除了修復(fù)損傷，小膠質(zhì)細(xì)胞還有一項(xiàng)重要的能力也與清醒/睡眠狀態(tài)有關(guān)。Majewska教授和其他研究者過去的工作發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞會對神經(jīng)網(wǎng)路的連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)。它們有助于維持突觸的健康和功能，還會修剪不再需要的神經(jīng)連接。而復(fù)雜的神經(jīng)連接網(wǎng)絡(luò)不斷布線和重新布線，是讓我們能夠?qū)W習(xí)、記憶、認(rèn)知和運(yùn)動的重要基礎(chǔ)。

研究人員利用鎮(zhèn)靜劑右美托咪定（DEX）讓小鼠進(jìn)入與慢波睡眠相類似的麻醉狀態(tài)。睡眠質(zhì)量高不高與慢波睡眠很有關(guān)系。

與清醒狀態(tài)相比，當(dāng)動物處于類似睡眠狀態(tài)時，小膠質(zhì)細(xì)胞處于高度活性的“監(jiān)控”狀態(tài)，很快伸展出更多、更密的突起，可以調(diào)節(jié)周圍更大范圍內(nèi)的突觸。因此，小膠質(zhì)細(xì)胞可能是大腦的夜間修理工。

▲使用DEX模擬慢波睡眠狀態(tài)，小膠質(zhì)細(xì)胞的分枝迅速擴(kuò)張（視頻來源：參考資料[1]）

“我們的工作揭示，睡眠增強(qiáng)神經(jīng)環(huán)路重塑和損傷修復(fù)，部分小膠質(zhì)細(xì)胞與大腦相互作用的能力是原因之一。”第一作者Rianne Stowell博士總結(jié)。

鑒于有越來越多的科學(xué)證據(jù)表明，小膠質(zhì)細(xì)胞的狀態(tài)與阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病有關(guān)，而其他失智癥、自閉癥譜系障礙、精神分裂癥等也與大腦整體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性密不可分，這項(xiàng)研究結(jié)果提示我們注意睡眠問題，保護(hù)大腦健康。

題圖來源：Pixabay

參考資料：

[1] Rianne D. Stowell et al., (2019) Noradrenergic signaling in the wakeful state inhibits microglial surveillance and synaptic plasticity in the mouse visual cortex. Nature Neuroscience. DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-019-0514-0

[2] The Night Gardeners -- Immune Cells Rewire, Repair Brain While We Sleep. Retrieved Oct. 27, 2019 from https://www.urmc.rochester.edu/news/story/5584/the-night-gardeners----immune-cells-rewire-repair-brain-while-we-sleep.aspx