[生命經(jīng)緯]當人們的生活節(jié)奏加快，在家庭與工作之間很難取得平衡時，很多人不得不減少他們的睡眠時間。
但睡眠減少會損傷空間學習的能力--包括記住怎么到達新目的地�？茖W家現(xiàn)在開始了解其發(fā)生過程：空間學習任務增加了新細胞的生產(chǎn)—在腦子里被稱為海馬的空間記憶區(qū)域。睡眠在那些新腦細胞的生存中起作用。
加州大學和斯坦福大學的研究員發(fā)現(xiàn)，與正常的鼠相比，睡覺受限的鼠在迷宮的道路記憶力減弱。與得到足夠的睡眠的鼠不同的是，睡覺有限的鼠的新海馬細胞生存率降低。
研究員使用了睡覺受限的鼠，而不是完全剝奪睡了睡眠的鼠，來模仿人的工作。題為《睡眠受限制約海馬依賴性學習的神經(jīng)發(fā)生》一文發(fā)表于由美國生理社會出版的《Journal of Neurophysiolog》上。
學習使大腦更年輕
科學家已經(jīng)知道—我們大多數(shù)人也可以從經(jīng)驗中感覺到—睡眠缺乏會損傷認知功能。睡覺減少會使注意力不集中，操作記憶力，延長反應時間。研究者Hairston 認為，“睡眠是健康所必須的，但現(xiàn)在看起來，腦子比其他身體部位更需要睡眠。”
此前的研究表明，海馬對于空間學習極為重要。“海馬具有獨特的能力，在生命過程中產(chǎn)生新的腦細胞，這過程‘神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)’”，Hairston指出，“當動物學會需要海馬的任務時，神經(jīng)發(fā)生的速率加快。這說明，學習使大腦更年輕。”
在了解空間學習激發(fā)海馬新的腦細胞的產(chǎn)生后，Hairston和她的團隊想了解，空間學習任務過程中的睡眠限制是否會影響海馬新細胞的產(chǎn)生。
游泳實驗
研究員鼠訓練的第二項任務中用了一個使用水迷宮—塑料水池圓周大約六英尺，二英尺深。 鼠被放了在水中，必須游到出口。
一組鼠不能看位于水面下的出口，必須迷宮的“精神地圖”—海馬依賴性的—才能到達出口。另一組鼠則能看到和嗅到出口，因為那里有柑橘氣味。研究員每四次試驗移動一次平臺，使動物只能依靠它們的感覺而不是記憶來發(fā)現(xiàn)出口。Hairston 解釋說，這項任務不涉及海馬，因為鼠不需要精神地圖來到達平臺。
疲倦鼠的腦細胞更少
每次訓練的結尾，通過新的刺激，使每組一半動物保持六個小時清醒，另外一半則返回了籠子和睡覺。六個小時以后，睡覺受限的鼠可以睡眠，直至18小時后的下一次試驗。
與那些依靠視覺和味覺的動物相比，必須依靠神經(jīng)發(fā)生的老鼠的神經(jīng)發(fā)生率顯著增加。那是有道理的，因為依靠記憶才能完成任務的老鼠需要海馬。
但是, 必須依靠記憶發(fā)現(xiàn)目標、但睡覺有限的鼠沒有增加神經(jīng)發(fā)生率，這與在休息的相對動不同。這意味著，睡眠缺乏應限制細胞回復。另一方面，睡眠受限、依賴視覺和味覺的老鼠比相應得到充分休息的卻表現(xiàn)出更好的神經(jīng)發(fā)生率，這是一意想不到發(fā)現(xiàn)。
研究者認為，在休息的小組設法依靠記憶發(fā)現(xiàn)平臺，這在一般情況下是更好的策略。但在這種情況下，研究員每四次試驗移動了目標，使用視覺和味覺則是更好的戰(zhàn)略。睡覺受限的鼠通過改變他們的策略補嘗他們的睡眠缺乏，而且這是有效的。
“在這個小組中，睡覺受限的鼠，由于改善了缺乏睡眠的干涉，增強了它們的迷宮記憶能力—迫使他們更容易接近提示。”Hairston 說。
學習新事物—至少在空間記憶中，通過保持新腦細胞更好的生存率可以保持頭腦的年輕。但是，睡眠的不足會抑制海馬的神經(jīng)發(fā)生。“適度、逐步的睡眠制約也許對神經(jīng)系統(tǒng)有長期有害作用”。
另一方面，睡眠受限、依賴視覺和味覺的老鼠比相應得到充分休息的卻表現(xiàn)出更好的神經(jīng)發(fā)生率，“表明某些認知功能對睡眠損失有抵抗性，”Hairston說，“這可能很重要，并且暗示利用對于睡眠減少無影響的、特定的神經(jīng)物質，可以優(yōu)化信息遞呈的途徑”。
“這一發(fā)現(xiàn)對于長期睡眠缺乏的人的訓練會有重要意義，包括軍人和醫(yī)科學生等”，Hairston 說，“當認知損傷也許可以被克服，適度、逐步的睡眠制約也許對神經(jīng)系統(tǒng)有長期有害作用”。
進一步研究能說明大腦的學習策略
這些研究結果的應用之一就是，睡眠受限可影響認知過程的層級�？臻g學習是最基本的認知策略，當它被睡眠缺乏打亂時，就會有第二策略涌現(xiàn)。“還有以擴展到，研究其他競爭性過程是否也類似地受睡眠缺乏影響，”Hairston 說。例如，科學家知道,，遭受了某些類型腦子損害的人們，也許無法篩選在毫不相關的刺激之外如屋子里的噪聲，而這對于健康人來說則可以輕易做到。
本文由斯坦福研究員Milton T.M. Little, Michael D. Scanlon, Monique T. Barakat, Theo D. Palmer, Robert M. Sapolsky, and H. Craig Heller 發(fā)表。