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从小鼠脑中三维重建树突突触位于精细过程的最后

睡眠不仅对我们的身体健康而且对我们的心理健康都很重要。但是,我们大脑在夜间所做的事情几乎不为人所知。现在,研究人员首次直接观察了大脑中神经连接在睡眠过程中的变化情况。它表明,几乎所有突触在夜间变小,并失去一些蛋白质。正如研究人员解释的那样,这种收缩治疗使我们的思维能够每天学习新事物。

睡眠对我们人类和几乎所有动物都至关重要。由于缺乏夜间休息,这会带来后果:从长远来看,睡眠剥夺会促进抑郁,肥胖和糖尿病。在短暂的睡眠剥夺后,我们变得烦躁,犯更多的错误,并能记住坏事。研究显示,睡眠剥夺会显着影响学习和记忆,尤其是儿童。几年前研究人员发现了其中一个可能的原因:我们的大脑利用夜间休息来清除废物。与此同时,我们的记忆在这段时间内也得到巩固:要记住的东西存储在长期记忆中,从而为新的印象创造空间。神经科学家长期以来一直怀疑突触,即脑细胞之间的关节,在这方面发挥决定性作用。在这些连接处,电信号通过化学信使传递到相邻的小区。在学习和记忆形成的过程中,特定的突触被选择性地放大 - 很多“流量”使它们可以说成长为数据流量的高速公路。然而,睡眠在这个过程中扮演的角色仍然不清楚。

夜间重新校准

两个研究小组现在已经获得了关于我们睡眠大脑的重要见解。威斯康星大学麦迪逊分校的Luisa de Vivo及其团队想知道昏昏欲睡和迟钝小鼠的大小和结构是否不同。为此,他们使用高分辨率连续三维扫描电子显微镜(SBEM)比较并比较了来自动物大脑皮层的近7,000个突触。分析表明,在睡眠时间为几小时的小鼠中,突触的接触面平均缩小了18%。杯状宽松突触头的体积在睡眠期间也减少了。相比之下,白天的学习过程和经历使神经接触再次增长。据科学家们说,这可能是睡眠的关键功能之一:夜晚让大脑有时间全面缩小神经元的连接。这反过来又通过选择性地加强某些突触来确保大脑在白天能够接收和处理新事物。如果没有夜间萎缩治疗,突触将要么必须长到无限或快速达到最大表达。

第二项研究由巴尔的摩约翰霍普金斯大学的Graham Diering领导,证实并深化了这些研究结果。研究人员还研究了睡眠前后的小鼠突触,但重点关注神经连接的分子和结构变化。事实证明,突触不仅在睡眠中失去了它们的大小,而且还减少了负责将神经递质对接约20%的受体蛋白质的量。据科学家们说,这也证明了大脑在睡眠过程中的重新校准:可以说,一般的缩小也会产生“向上空气”。研究人员进一步分析了一种特殊的蛋白质Homer1a,作为此Reskalierung的触发器起着重要作用。当信使去甲肾上腺素和腺苷表明睡眠需求增加时,它总是被释放。“我们的结果是活体动物体内平衡缩小的第一个证据,”约翰霍普金斯大学的共同作者理查德·胡加尼说。“他们认为整个小鼠大脑中的突触每12小时重组一次 - 这非常了不起。”

这些对夜间大脑的新见解再次证明了睡眠对我们精神健康的重要性。“睡眠不是我们大脑的真正休息,因为在那段时间里,它有很多工作要做,”Huganir说。“如果我们把他这一次,在我们的现代社会通常情况下,我们伤害自己。”而一些暗示:安眠药和镇静剂可能会伤害更多的在这方面不是很好。研究人员解释说,至少有一些这些药物被认为会扰乱或阻止大脑的稳态重新校准。

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