Science：睡眠不足对大脑有什么影响

　　现如今，缺乏睡眠是一个相当普遍的问题。上夜班、倒时差、睡眠障碍和衰老都会影响我们的睡眠时间，而睡眠不足会导致健康情况恶化。在熬夜的时候，我们大脑的认知能力也会快速大幅下降。

　　为了揭示缺乏睡眠与昼夜节律之间的关系，Liege大学和Surrey大学的研究人员招募了33名志愿者。他们让志愿者连续两晚不睡，在睡眠剥夺和随后的恢复性睡眠中扫描他们的大脑。这项研究最近发表在Science杂志上，揭示了大脑应答睡眠缺失的复杂机制。

　　研究人员对每个志愿者进行13次大脑扫描，其中12次在睡眠剥夺阶段，1次在恢复性睡眠阶段。随后，他们将扫描数据与褪黑素节律进行对比。褪黑素是人脑昼夜节律的一种激素指标。

　　研究显示，一些大脑区域（尤其是亚皮层区域）的活性遵循24小时节律。另一些大脑区域（尤其frontal brain）的活性随着清醒时间的延长而降低，不过会在恢复性睡眠之后回到睡眠剥夺前的水平。还有一些大脑区域的活性表现为上述两种模式的结合。此外，扫描大脑的时间对扫描结果有很大的影响。

　　从人类行为上看，大脑功能同时受到清醒时间和昼夜节律的影响。在睡眠剥夺阶段，大脑性能恶化与清醒时间并不是线性关系。大脑性能一般在白天保持稳定，在晚上快速恶化，到第二天又稍有改善。

　　研究人员通过检测大脑活性的功能性磁共振成像（fMRI）观察到了这一现象。他们的研究指出，在大脑应答的水平上检测到了这一现象。而且研究显示，清醒时间和昼夜节律对大脑功能有显著影响，不过这两个因素对各个大脑区域的影响并不相同。

　　头一天晚上睡得越晚，起床的时候就越发艰难。那么，为什么熬夜会让人昏昏欲睡呢？Johns Hopkins大学的研究人员最近解决了这个问题，相关论文发表在Cell杂志上。文章指出，如果我们硬要跟生物钟对着干，大脑就会产生一种难以遏制的睡眠冲动（sleep drive）。研究人员找到了负责调节睡眠冲动的神经元。果蝇越长时间不睡，这些神经元就越活跃。（更多详细信息参见：Cell：为什么睡得越晚人越困）

　　我们都知道，熬夜会令人头昏脑胀反应迟钝。为何睡眠不足会带来这么糟糕的体验呢？麻省理工MIT的科学家们最近解开了这个谜题，相关论文发表在eLife杂志上。缓慢振荡的脑波是深度睡眠的一大特征，也出现在昏迷和全身麻醉的时候，与意识丧失有关。研究人员发现，始于丘脑网状核（TRN）的一个大脑回路能够诱导这种缓慢振荡，在其他部分保持清醒的情况下催眠局部大脑区域。如果TRN活性足够强，这种脑波甚至会接管整个大脑。（更多详细信息参见：你还在强撑，大脑却已经睡了）

　　科学家们还发现，睡眠质量差会加速癌细胞的生长，提高肿瘤的侵袭能力，抑制免疫系统控制和清除早期癌细胞的能力。Cancer Research杂志发表的这篇文章，首次在动物模型中展示了片断化睡眠对肿瘤生长和侵袭能力的影响。此外，研究还为人们提供了这种影响背后的生物学机制，鉴定了癌症治疗的潜在靶标。