嗜睡犯困？恭喜，專家幫你找了一個好理由！
「我和被子是相親相愛的」、「我一天要睡上25個小時」，如果你特別嗜睡，又特別容易犯困，那你的身體里可能缺了某種微量元素。不是玩笑，在日本一所嶄新的實驗室里，一支由國際科學家組成的研究團隊正試圖弄明白，我們為什麼需要睡覺。
在位於日本筑波市的國際綜合睡眠醫學研究所（簡稱IIIS），研究所主任柳澤正史（Masashi Yanagisawa）希望把這裡打造成一個研究睡眠基本生物學機制的地方，而不是去研究睡眠障礙者的病因和治療方法，雖然後者要更常見一些。
IIIS的實驗室里擺放著各種儀器和供小鼠睡覺的安靜小室，還有一段螺旋樓梯把一系列通風的工作空間聯結在一起。在這裡，人們投入巨量的資源，只為弄清一個問題：生物為什麼要睡覺？
從某種程度上說，生物睡眠現象的普遍程度著實令人吃驚：在掙扎求生的匆忙中，在無盡的殺戮、死亡和遷徙中，不計其數的生物都會躺下來，享受一段美妙的長時間睡眠。這看上去實在不利於生物的生存。「這很瘋狂，但事情就是這樣。」赫爾辛基大學著名的睡眠生物學家塔里婭·波爾卡-海斯卡寧（Tarja Porkka-Heiskanen）說道。如此高風險的習性卻是如此普遍和如此持續不懈，這個事實表明，無論睡眠當中發生了什麼，都是至關重要的。可以這樣說，睡眠帶來的好處值得讓睡眠者一次又一次地甘冒死亡風險，並持續終身。
不過，睡眠究竟能帶來何種確切的好處，這個問題仍然充滿著神秘，而對很多生物學家來說，這些未知事物讓他們痴迷不已。即使是構造簡單的水母，它在被迫保持清醒之後，也需要更長的時間來休息——他說的是一項新發表的研究，研究人員不斷用水流噴射水母，防止它們睡著。
睡眠不足的時候需要補覺，這種需求不僅見於水母和人類，在整個動物界都很普遍。而在試圖解開有關睡眠的更大謎題時，這種需求也成為了研究人員的切入點。我們為什麼會感到想睡覺，在很多人看來，這是理解睡眠對我們所起作用的關鍵。
生物學家把這種需求稱為「睡眠壓力」：熬夜會加重睡眠壓力。到了夜晚就感到昏昏欲睡？你當然會如此——保持清醒一整天，你一直在產生睡眠壓力！但就像「暗物質」這個詞語一樣，睡眠壓力是我們給某種自己還不了解的東西所起的名字。你越是想去了解它，它越像是一道謎題：什麼東西會在你清醒時累積，又會在睡覺時消散？是計時器？還是一種每天都會累積並需要被清理掉的微粒？這種藏在大腦某個腔室、等待每晚被清理乾淨的「時間印記」到底是什麼？
「是什麼如此重要，讓你冒著被天敵吃掉、自己餓肚子和犧牲繁殖機會的風險……你放棄了所有一切，就為了這個？」
在IIIS那間陽光充足的辦公室里，柳澤正史用另一種說法把這個問題問了出來，「睡眠的物質基礎是什麼？」
針對睡眠壓力的生物學研究始於一百多年前。在一些最著名的實驗中，一位法國科學家讓狗在十多天里一直保持清醒。然後，他從這些狗的大腦中抽取腦液，將其注入得到過充分休息的正常狗的腦部，結果，後者迅速入睡。腦液中也許存在某種成分，它會在睡眠剝奪的過程中累積下來，使得後面那些狗迅速入睡。它就像「睡夢之神」摩爾普斯的幫手，就像按在電燈開關上的手指。研究人員開始了對它的探尋。毫無疑問，這種被上述法國科學家稱為「催眠激素」的東西，其特性將揭示為什麼動物會睡覺。
20世紀上半葉，其他研究人員開始把電極貼到人類的頭皮上，試圖窺視睡眠狀態下大腦的活動。他們通過腦電圖發現，大腦在夜間睡眠時會執行明確的例行程序，而不是停止運行。隨著睡眠者的眼睛閉合、呼吸變得綿長，那種在清醒時緊張、激烈的腦電波開始發生變化，逐漸變成淺睡時平緩的長波。大約35-40分鐘後，睡眠者的新陳代謝變慢了，呼吸變得均勻，不再輕易醒來。接著，又過了一段時間後，大腦似乎撥動了一個開關，睡眠者的腦電波再次變得短促：這就是所謂的快速眼動睡眠，我們做夢就發生在這個階段。
在最早研究快速眼動睡眠的人當中，有一位研究人員發現，通過觀察眼瞼之下眼球的運動，他可以預測嬰兒會何時醒來，這個小竅門總能讓嬰兒的母親們驚嘆不已。）睡眠者會一遍又一遍地重複這個循環，最後，在一輪快速眼動睡眠結束時醒來，頭腦里還殘留著各種夢中的意象，比如長著翅膀的魚，或是記不起調子的旋律。
睡眠壓力會讓這些腦電波發生改變。受試者越是缺覺，其腦電波在慢波睡眠階段中（即快速眼動睡眠之前的階段）的波動幅度就越大。在鳥、海豹、貓、倉鼠、海豚等多種動物身上，研究人員都觀察到了這種現象。
「我想知道，是什麼讓這種大腦活動如此重要？」IIIS研究人員卡斯帕·沃格特（Kasper Vogt）說。他指著自己的電腦屏幕，上面展示了小鼠在睡眠狀態下的神經元放電數據。「是什麼如此重要，讓你冒著被天敵吃掉、自己餓肚子和犧牲繁殖機會的風險……你放棄了所有一切，就為了這個？」
尋找催眠激素的過程，並非勞而無功。有一些物質清楚地表明，它們能夠引發睡意——包括一種名為腺苷的分子，它似乎會在清醒小鼠大腦的特定區域累積，然後在小鼠睡眠時消散。研究人員對腺苷興趣十足，因為讓咖啡因發揮作用的，似乎正是腺苷受體。當咖啡因與這些受體結合時，腺苷就失去了結合機會，這就是為什麼咖啡能幫我們抵抗睡意的原因。不過，針對催眠激素的研究並沒有完全解釋人體是如何記錄睡眠壓力的。
舉例來說，如果是腺苷讓我們從清醒過渡到睡眠，那它又是從何而來？「沒有人知道。」IIIS的腺苷研究人員邁克爾·拉扎勒斯（Michael Lazarus）說。有人說腺苷來自神經元，也有人說它是另一種類型的腦細胞，但學界並未取得共識。無論如何，「它不是為了存儲什麼」，柳澤正史說。換言之，這些物質似乎並不存儲關於睡眠壓力的信息，它們只是對壓力的一種反應。
誘發睡眠的物質可能源自神經元之間建立新連接的過程。威斯康星大學睡眠研究人員奇亞拉·西雷利和朱利奧·托諾尼認為，既然建立這些連接是大腦在我們清醒時所做的事，那麼我們睡眠時，大腦也許是在縮減那些不重要的連接，移除某些跟其他記憶並不契合、或者無助於我們理解世界的記憶或畫面。托諾尼推測說，「睡眠是一種消除記憶的方式，而這種消除對大腦是有益的。」另一支研究團隊發現了一種蛋白質，它可以進入很少被用到的突觸、並使其遭到破壞，而它發揮這種作用的時機之一就是腺苷水平較高的時候。也許，睡眠就是大腦進行這種清理的生理階段。
至於其中的原理，尚有很多未解之謎，研究人員正在從其他多個角度，探究睡眠壓力和睡眠的奧秘。在IIIS，一支研究團隊正在破壞小鼠大腦中一組特定的腦細胞，這個手術可以帶來意想不到的效果。當小鼠快要進入快速眼動睡眠時，通過反覆搖晃把它們喚醒（這有點像父母被哭鬧的嬰兒吵醒），這種專門針對快速眼動睡眠的睡眠剝奪會導致小鼠產生嚴重的快速眼動睡眠壓力，小鼠需要在下一輪睡眠中把它補回來。但在缺乏這組特定腦細胞的情況下，小鼠即使錯過了快速眼動睡眠，也不需要在之後補更長時間的覺。至於小鼠是否會受到影響，這是另一個問題——該團隊正在研究快速眼動睡眠會如何影響小鼠在認知測試中的表現——但這個實驗表明，就快速眼動睡眠來說，這些細胞或者它們所屬的神經迴路，也許就是負責記錄睡眠壓力的主體。
柳澤正史一直對大規模的研究項目很感興趣，比如對大量蛋白質和細胞受體進行篩查，以觀察它們的作用。他和同事們發現了一種神經遞質，將其命名為「食慾素」。之後，他們發現，體內缺乏食慾素的小鼠之所以總是猝倒，是因為它們睡著了。事實證明，嗜睡病患者身上也缺乏食慾素，他們的身體無法產生這種神經遞質。這個發現促使科學家對這一疾病的病理機制進行了大量研究。目前，IIIS的一組化學家正在與一家製藥公司合作，以探索利用食慾素仿製劑來治療嗜睡症的可能性。
幾年前，該研究團隊發現了一隻看上去無法擺脫睡眠壓力的小鼠。腦電波顯示，它過著疲憊不堪的日子，而經過生物工程處理、被賦予其突變基因的其他小鼠也表現出了相同的癥狀。「與正常小鼠相比，這個突變體在睡眠狀態下的高振幅腦電波數量要多一些，它始終處於睡眠剝奪的狀態。」柳澤正史說。這個突變發生在一種名為SIK3的基因中，突變體保持清醒的時間越長，SIK3蛋白質累積的化學標記就越多。2016年，研究人員把他們關於SIK3突變體以及另一種睡眠突變體的研究成果發表在了《自然》雜誌上。
儘管尚不完全清楚SIK3與睡眠之間的關係，但發現化學標記在這種酶上面累積，已經讓研究人員興奮不已。「對我們自己來說，我們確信，SIK3是主要的參與者之一。」柳澤正史說。
研究人員相信終有撥雲見日的一天，也許不是明年，也不是後年，但終會有那麼一天，而且可能比你想像得更早。在IIIS辦公樓里，小鼠在一排排的塑料箱中做著自己的事，醒了又睡，睡了又醒。它們的大腦中藏著一個關於睡眠的秘密，這個秘密也藏在所有生物身上。
編輯丨蔡蔡
翻譯丨何無魚
校對丨其奇、LUSEN
來源丨The Atlantic
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