IT之家 9 月 3 日消息，睡眠或許不只是大腦的休息方式，更可能是維持人體能量系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要環(huán)節(jié)。牛津大學(xué)研究人員在《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)新研究表明，大腦細(xì)胞內(nèi)微小能量產(chǎn)生結(jié)構(gòu)中積累的電應(yīng)力（electrical stress），是驅(qū)動我們產(chǎn)生睡眠需求的原因。

這一發(fā)現(xiàn)為生物睡眠需求提供了明確的生理解釋，有望重塑科學(xué)界對睡眠、衰老及神經(jīng)系統(tǒng)疾病的認(rèn)知。

據(jù)IT之家了解，該研究團(tuán)隊(duì)由牛津大學(xué)生理、解剖與遺傳學(xué)系（DPAG）的格羅?米森博克教授，以及牛津大學(xué)神經(jīng)回路與行為中心的拉斐爾?薩爾納塔羅博士牽頭。他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大腦感知到能量出現(xiàn)輕微失衡時(shí)，睡眠機(jī)制便會被觸發(fā)，而這一過程的核心在于線粒體 —— 這種微小的細(xì)胞器能將氧氣和食物轉(zhuǎn)化為可利用的能量。

研究人員以果蠅為實(shí)驗(yàn)對象，觀察其體內(nèi)負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)睡眠的特定神經(jīng)元。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這些神經(jīng)元中的線粒體負(fù)荷過重時(shí)，會開始出現(xiàn)電子泄漏。這種泄漏會產(chǎn)生名為“活性氧”的有害副產(chǎn)物，而泄漏本身則會成為一種信號，迫使大腦進(jìn)入睡眠狀態(tài)，從而在細(xì)胞損傷進(jìn)一步擴(kuò)散前恢復(fù)能量平衡。

薩爾納塔羅博士表示：“線粒體不能泄漏過多電子。一旦泄漏過量，就會產(chǎn)生損害細(xì)胞的活性分子。”

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，這些特殊的神經(jīng)元功能類似“斷路器”：它們持續(xù)監(jiān)測線粒體的電子泄漏情況，當(dāng)泄漏量達(dá)到臨界閾值時(shí)，便會觸發(fā)睡眠。通過調(diào)整這些細(xì)胞處理能量的方式 —— 無論是增加還是減少電子流動 —— 研究人員能夠直接控制果蠅的睡眠時(shí)間。

即便用光能（借助從微生物中提取的蛋白質(zhì)）替代電子，也會產(chǎn)生相同效果：能量越多，泄漏越嚴(yán)重，睡眠需求也越高。

米森博克教授指出：“我們最初的目標(biāo)是弄清楚睡眠的作用，以及人類為何會產(chǎn)生睡眠需求。盡管經(jīng)過數(shù)十年研究，科學(xué)界始終未能找到明確的生理觸發(fā)因素。而我們的研究表明，答案可能就存在于為人體供能的核心過程 —— 有氧代謝之中。在特定的睡眠調(diào)節(jié)神經(jīng)元里，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)能量供應(yīng)過剩時(shí)，細(xì)胞的‘能量工廠’線粒體就會發(fā)生電子泄漏。當(dāng)泄漏量過大，這些神經(jīng)元就會像斷路器一樣，觸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以避免能量過載?！?/p>

這一發(fā)現(xiàn)也有助于解釋代謝、睡眠與壽命之間的已知關(guān)聯(lián)。體型較小的動物每克體重消耗的氧氣更多，它們往往睡得更多，壽命也更短。而患有線粒體疾病的人類，即便沒有進(jìn)行體力活動，也常感到極度疲勞，如今這種現(xiàn)象或許能通過同一機(jī)制得到解釋。

薩爾納塔羅博士總結(jié)道：“這項(xiàng)研究解答了生物學(xué)領(lǐng)域的一大謎題 —— 我們?yōu)楹涡枰?？答案似乎就蘊(yùn)含在細(xì)胞將氧氣轉(zhuǎn)化為能量的基本方式之中。”

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