减少睡眠会减弱大脑的学习恢复功能

互联网2013-11-15

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[生命经纬] 当人们的生活节奏加快，在家庭与工作之间很难取得平衡时，很多人不得不减少他们的睡眠时间。

但睡眠减少会损伤空间学习的能力 -- 包括记住怎么到达新目的地。科学家现在开始了解其发生过程：空间学习任务增加了新细胞的生产 — 在脑子里被称为海马的空间记忆区域。睡眠在那些新脑细胞的生存中起作用。

加州大学和斯坦福大学的研究员发现，与正常的鼠相比，睡觉受限的鼠在迷宫的道路记忆力减弱。与得到足够的睡眠的鼠不同的是，睡觉有限的鼠的新海马细胞生存率降低。

研究员使用了睡觉受限的鼠，而不是完全剥夺睡了睡眠的鼠，来模仿人的工作。题为《睡眠受限制约海马依赖性学习的神经发生》一文发表于由美国生理社会出版的《 Journal of Neurophysiolog 》上。

学习使大脑更年轻

科学家已经知道 — 我们大多数人也可以从经验中感觉到 — 睡眠缺乏会损伤认知功能。睡觉减少会使注意力不集中，操作记忆力，延长反应时间。研究者 Hairston 认为，“睡眠是健康所必须的，但现在看起来，脑子比其他身体部位更需要睡眠。”

此前的研究表明，海马对于空间学习极为重要。“海马具有独特的能力，在生命过程中产生新的脑细胞，这过程‘神经发生 (neurogenesis) ’”， Hairston 指出，“当动物学会需要海马的任务时，神经发生的速率加快。这说明，学习使大脑更年轻。”

在了解空间学习激发海马新的脑细胞的产生后， Hairston 和她的团队想了解，空间学习任务过程中的睡眠限制是否会影响海马新细胞的产生。

游泳实验

研究员鼠训练的第二项任务中用了一个使用水迷宫 — 塑料水池圆周大约六英尺，二英尺深。鼠被放了在水中，必须游到出口。

一组鼠不能看位于水面下的出口，必须迷宫的“精神地图” — 海马依赖性的 — 才能到达出口。另一组鼠则能看到和嗅到出口，因为那里有柑橘气味。研究员每四次试验移动一次平台，使动物只能依靠它们的感觉而不是记忆来发现出口。 Hairston 解释说，这项任务不涉及海马，因为鼠不需要精神地图来到达平台。

疲倦鼠的脑细胞更少

每次训练的结尾，通过新的刺激，使每组一半动物保持六个小时清醒，另外一半则返回了笼子和睡觉。六个小时以后，睡觉受限的鼠可以睡眠，直至 18 小时后的下一次试验。

与那些依靠视觉和味觉的动物相比，必须依靠神经发生的老鼠的神经发生率显著增加。那是有道理的，因为依靠记忆才能完成任务的老鼠需要海马。

但是 , 必须依靠记忆发现目标、但睡觉有限的鼠没有增加神经发生率，这与在休息的相对动不同。这意味着，睡眠缺乏应限制细胞回复。另一方面，睡眠受限、依赖视觉和味觉的老鼠比相应得到充分休息的却表现出更好的神经发生率，这是一意想不到发现。

研究者认为，在休息的小组设法依靠记忆发现平台，这在一般情况下是更好的策略。但在这种情况下，研究员每四次试验移动了目标，使用视觉和味觉则是更好的战略。睡觉受限的鼠通过改变他们的策略补尝他们的睡眠缺乏，而且这是有效的。

“在这个小组中，睡觉受限的鼠，由于改善了缺乏睡眠的干涉，增强了它们的迷宫记忆能力 — 迫使他们更容易接近提示。” Hairston 说。

学习新事物 — 至少在空间记忆中，通过保持新脑细胞更好的生存率可以保持头脑的年轻。但是，睡眠的不足会抑制海马的神经发生。“适度、逐步的睡眠制约也许对神经系统有长期有害作用”。

另一方面，睡眠受限、依赖视觉和味觉的老鼠比相应得到充分休息的却表现出更好的神经发生率，“表明某些认知功能对睡眠损失有抵抗性，” Hairston 说，“这可能很重要，并且暗示利用对于睡眠减少无影响的、特定的神经物质，可以优化信息递呈的途径”。

“这一发现对于长期睡眠缺乏的人的训练会有重要意义，包括军人和医科学生等”， Hairston 说，“当认知损伤也许可以被克服，适度、逐步的睡眠制约也许对神经系统有长期有害作用”。

进一步研究能说明大脑的学习策略

这些研究结果的应用之一就是，睡眠受限可影响认知过程的层级。空间学习是最基本的认知策略，当它被睡眠缺乏打乱时，就会有第二策略涌现。“还有以扩展到，研究其他竞争性过程是否也类似地受睡眠缺乏影响，” Hairston 说。例如，科学家知道 , ，遭受了某些类型脑子损害的人们，也许无法筛选在毫不相关的刺激之外如屋子里的噪声，而这对于健康人来说则可以轻易做到。