《自然》子刊：好好睡觉太重要了！别让大脑里的“修理工”罢工啊

《自然》子刊：好好睡觉太重要了！别让大脑里的“修理工”罢工啊
2019/10/28 7:30:00 学术经纬





     ▎学术经纬/报道

     大部分人要花人生三分之一的时间做一件事：睡觉。这件事无疑很重要，因此科学家们一直在探究睡眠到底给身体和大脑带来哪些好处，以及缺少睡眠会对大脑健康有什么损害。比如前不久，我们介绍过关于缺觉为什么会导致“智力下降”的两项新研究。

     最近，纽约罗切斯特大学医学中心(University of Rochester Medical Center)的一支研究团队，通过小鼠实验首次发现脑中的免疫细胞在睡眠时起着重要的“网络修护”作用，加强说明了睡眠与大脑健康之间的重要关系，同时有助于我们理解阿尔茨海默病等神经退行性疾病与睡眠障碍的关系。这项研究成果发表在学术期刊《自然》子刊Nature Neuroscience上。

     这类重要的免疫细胞名为小胶质细胞(microglia)，它们是脑和脊髓中的卫士。一旦中枢神经系统受伤或感染，它们在接收到炎症信号后会迅速改变形态，采取行动消除感染或吞噬死去的细胞和组织碎片，帮助大脑清除垃圾。

     “一直以来，人们假设小胶质细胞的动态变化不太会受到动物行为状态的影响。”Ania Majewska教授是这项研究的主要负责人，她说，“这项研究发现，大脑中调控睡眠/觉醒的信号也会像开关一样作用于免疫系统。”

     ▲Ania Majewska教授研究组的万圣节(图片来源：URMC实验室主页)

     具体来说，研究者关注的信号与去甲肾上腺素有关。当我们睡着时，这种化学物质在大脑中的含量很低；而当去甲肾上腺素增加，它会唤醒神经细胞，让我们醒来，让大脑变得机警。

     这种神经递质不仅会作用于神经细胞，也会通过特殊的受体作用于小胶质细胞。研究人员利用先进的活体成像技术，观察小鼠的大脑活动。他们发现，当脑中去甲肾上腺素的含量很高时，小胶质细胞会进入一种类似休眠的状态，无法对局部损伤做出反应。

     ▲用激光在大脑局部造成损伤后的小胶质细胞(视频来源：参考资料[1])

     除了修复损伤，小胶质细胞还有一项重要的能力也与清醒/睡眠状态有关。Majewska教授和其他研究者过去的工作发现，小胶质细胞会对神经网路的连接节点进行精细调节。它们有助于维持突触的健康和功能，还会修剪不再需要的神经连接。而复杂的神经连接网络不断布线和重新布线，是让我们能够学习、记忆、认知和运动的重要基础。

     研究人员利用镇静剂右美托咪定(DEX)让小鼠进入与慢波睡眠相类似的麻醉状态。睡眠质量高不高与慢波睡眠很有关系。

     与清醒状态相比，当动物处于类似睡眠状态时，小胶质细胞处于高度活性的“监控”状态，很快伸展出更多、更密的突起，可以调节周围更大范围内的突触。因此，小胶质细胞可能是大脑的夜间修理工。

     ▲使用DEX模拟慢波睡眠状态，小胶质细胞的分枝迅速扩张(视频来源：参考资料[1])

     “我们的工作揭示，睡眠增强神经环路重塑和损伤修复，部分小胶质细胞与大脑相互作用的能力是原因之一。”第一作者Rianne Stowell博士总结。

     鉴于有越来越多的科学证据表明，小胶质细胞的状态与阿尔茨海默病等神经退行性疾病有关，而其他失智症、自闭症谱系障碍、精神分裂症等也与大脑整体神经网络的稳定性密不可分，这项研究结果提示我们注意睡眠问题，保护大脑健康。

     题图来源：Pixabay

     参考资料：[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

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