難怪缺覺會影響智力，原來腦細胞都被大腦給吃了

本文轉載自 學術經緯

很多經常需要加班工作的人也許有這樣的經歷——在長期熬夜後，大腦認知能力會出現顯著下降。這並不讓人奇怪，畢竟大腦也需要休息。但是，即便經過了充足的休息，一些人發現，大腦的反應速度依舊無法回到長期熬夜前的迅捷狀態，似乎缺覺帶走了大腦的靈性。人們也常戲謔地說，熬夜「殺死了不少腦細胞」。這種說法是心理作用，還是的確有科學依據在背後支持？

近日，神經學領域的頂尖學術期刊《Journal of Neuroscience》給出了答案：長期缺覺的確會「殺死腦細胞」，讓大腦的反應不如從前。這背後的原因讓人驚訝——在缺覺時，大腦為了保護自己，會「吃掉」那些受損的腦細胞！

這項研究來自一支義大利的研究團隊，主要負責人是馬爾凱理工大學（Marche Polytechnic University）的Michele Bellesi教授。Bellesi教授的課題組主要關注睡眠對大腦造成的影響。在一項實驗中，他與研究團隊想要了解缺乏睡眠會對小鼠的大腦結構帶來如何的變化。

本研究的主要負責人Michele Bellesi教授（圖片來源：researchgate）

這項實驗的設計非常簡潔——他們將小鼠分成了多組，其中一組能睡到自然醒（模擬正常情況），一組被剝奪了8小時的睡眠（模擬短期缺覺），另一組則被剝奪了近5天的睡眠（模擬長期缺覺）。隨後，他們將研究對象集中在了膠質細胞（glial cell）上。這類細胞在大腦中為神經元提供營養與氧氣，並能消滅病原體或是死亡的神經元，保持大腦的健康。如果缺覺對大腦會造成影響，那麼膠質細胞的活性很有可能會發生改變。因此，研究人員預計能在這群細胞上看到缺覺造成的異常。

果不其然。研究發現，缺覺會影響星形膠質細胞（astrocyte）的活性。在正常休息的小鼠中，星形膠質細胞會在大約6%的突觸附近發揮作用。而在短期缺覺和長期缺覺的小鼠中，這一數字分別上升到了8%和13.5%。

星形膠質細胞（圖片來源：維基百科）

為啥缺覺反而讓星形膠質細胞變得更加活躍呢？在研究人員發現，在星形膠質細胞的諸多功能中，有一個功能是對大腦中的突觸進行「修補」，並消滅那些受損的細胞。這能夠解釋它的活性增加——在缺覺後，大腦中的一些細胞及部分突觸會出現損傷。為了讓大腦時刻處於健康的狀態，星形膠質細胞會介導吞噬作用，成為清道夫。

後續的研究證實了這一觀點。通過對不同小鼠群體的比較，研究人員發現，長期缺覺的小鼠，大腦中的星形膠質細胞介導的吞噬作用變得更為明顯。「這是人類首次發現由於缺覺，大腦內的突觸會被星形膠質細胞給吃掉。」 Bellesi教授說。

與自然醒的小鼠（S組為白天取樣，W組為晚上取樣）相比，短期缺覺（SD組）與長期缺覺（CSR組）的星形膠質細胞介導的吞噬作用更為明顯（圖片來源：《Journal of Neuroscience》）

短期內，這或許是樁好事：隨著清醒時間的不斷增加，大腦內突觸所承受的負荷也會不斷增加。定期清理那些不堪重負的突觸，也許能提高大腦的工作效率。「這些突觸就好像舊傢具，需要精心打理和清潔。」 Bellesi教授補充道。

但這畢竟不是個長期解決的方法。更為糟糕的是，Bellesi教授與他的團隊發現，處於長期缺覺狀態下的小鼠，大腦中的另一種膠質細胞——小膠質細胞（microglial cell）會被激活，而它同樣會去捕食大腦中受損的細胞。這一現象在顯微鏡下得到了確認——小鼠的突觸前段富有一種叫做VGLUT的神經遞質轉運蛋白，而通過熒游標記，研究人員發現它們出現在了小膠質細胞的「肚子」里。

原本應該出現在神經突觸上的蛋白，在缺覺後，出現在了小膠質細胞的肚子里（圖片來源：《Journal of Neuroscience》）

「這就讓人擔心了，」 Bellesi教授說：「我們知道在阿茲海默病或其他神經退行性疾病中，小膠質細胞會持續起作用。」如果任由這些小膠質細胞吞噬突觸，那麼長期缺覺無疑是一條通往「失智症」的不歸路。

許多研究神經科學家們對這項研究報以了很高的評價。法國波爾多大學（University of Bordeaux）的Agnes Nadjar教授認為，這可以解釋為啥缺覺的人更容易得「失智症」。

在該項研究中，科學家們並未檢驗更多的睡眠能否對大腦起到保護作用，或是逆轉長期缺覺帶來的負面影響，這也將是未來的研究方向。即便尚有許多機制未得到闡明，這項研究依舊告訴我們，想要有一個思維敏捷的大腦，最好遠離熬夜。

參考資料：

[1] Sleep Loss Promotes Astrocytic Phagocytosis and Microglial Activation in Mouse Cerebral Cortex

[2] The brain starts to eat itself after chronic sleep deprivation

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