突觸的微觀圖像表明大腦在睡眠期間「重置」

【視覺證據表明大腦在睡眠期間「重置」】每天，人類的大腦吸收一大堆知識，信息，並在「關閉」之前學習。新研究解釋了這一進程。突觸的微觀圖像 - 兩個神經細胞之間的連接 - 已顯示隨著白天刺激而擴張，隨著睡眠收縮，從而使大腦為第二天做準備。

威斯康星大學醫學與公共衛生學院的科學家進行了一項為期4年的研究，證明了「突觸動態平衡假說」（SHY）的功能。

研究結果發表在「科學」雜誌上。

SHY是由威廉姆斯睡眠和意識中心的Chiara Cirelli博士和Giulio Tononi博士提出的理論。 Cirelli和Tononi推測，睡眠是我們必須的。

在喚醒時間期間突觸的持續刺激導致其越來越強壯，並且這種擴展在記憶和學習中起關鍵作用。為了確保突觸不會飽和，神經信號傳導和記憶消失，SHY表明這種生長必須平衡。

睡眠被認為是重整化過程的完美平衡和理想時間。在睡眠期間，人們不太了解「這裡和現在」，並且可以阻擋外部世界，這可以平衡和恢復突觸。

隨著突觸變得更強大和更高效，它們變得更大。相反，當它們變弱時，突觸的尺寸縮小。

Cirelli和Tononi旨在通過分析突觸的大小是否在睡眠和清醒時間之間改變來測試他們的理論。

睡眠導致突觸的大小几乎減少20％

分析涉及4年的研究。團隊使用具有高空間解析度的技術（稱為串聯掃描3-D電子顯微鏡）來拍攝，重建和研究小鼠大腦皮層的兩個區域。該技術允許他們重建6,920個突觸，並測量他們的大小。

該團隊不知道他們正在檢查的小鼠是否是休息良好的小鼠或已清醒的小鼠，以確保結果不受影響。

研究結果表明，突觸的大小與小鼠在捕獲圖像之前的睡眠量相關。發現幾個小時的睡眠在大腦皮層的兩個區域中將突觸的尺寸減小18％。這些變化也被證實與突觸的大小成比例。

雖然縮放發生在大約80％的突觸中，但縮放是選擇性的，最大的突觸沒有遵循相同的模式。縮放可能不會發生在較大的突觸中，因為它們可能與最穩定的內存軌跡鏈接。

「從小鼠到人類推，我們的研究結果意味著，我們的皮層中每一萬億突觸可以減少近20％，」Tononi總結。

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