雪霽
我們每天都需要睡覺,隨著年齡的增長,睡眠對身體健康的影響也越來越大,稍微少睡一些時間就會頭昏腦脹,似乎睡眠就是為了讓大腦休息和恢復(fù)。那么,如果沒有大腦,我們是不是就不用睡覺呢?
不睡覺會怎么樣
想回答這個問題,我們首先得知道,生物一直不睡覺會發(fā)生什么事。
代替人類遭受夜不能寐這一“酷刑”的動物主要是果蠅。在美國哈佛醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家德拉格娜·羅古利亞的實驗臺上,擺放著一排排試管,試管里裝有數(shù)百只徹夜不眠的果蠅——每當(dāng)它們即將墜入夢鄉(xiāng)時,試管就會劇烈震動,讓它們無法入睡。在另一組實驗中,果蠅被敲除了使它們產(chǎn)生困意的基因,它們不會再想墜入夢鄉(xiāng)。最終,實驗像人們預(yù)想的那樣結(jié)束了:所有果蠅在長期不眠后很快死亡,壽命比正常休息的果蠅短得多。
以人類作為實驗體的睡眠剝奪實驗當(dāng)然不可能長期持續(xù),但哪怕短暫地?zé)o法入睡也會有不好的后果:如果前一晚熬夜,第二天就會臉色變差、精力不濟,無法集中注意力進行學(xué)習(xí)或工作;在進行審訊時,警察也會用剝奪睡眠的手段來對付嫌疑犯,讓他們在疲憊狀態(tài)下無力再編造邏輯自洽的謊言等。
那么,睡眠不足對大腦是如何造成影響的呢?
在日常活動中,大腦的組織間隙塞滿了細胞代謝的產(chǎn)物,在間隙中流動的腦脊液負責(zé)沖走這些“垃圾”,一旦流動通道被“垃圾”堵死,大腦活動就會陷入停滯,因此腦脊液必須不停流動,沖走“垃圾”。神經(jīng)科學(xué)家觀察了清醒和入睡兩種狀態(tài)下的小鼠的大腦變化,他們發(fā)現(xiàn),小鼠在清醒時組織間隙的體積僅占大腦的14%,這意味著不僅“垃圾中轉(zhuǎn)站”的體積有限,腦脊液活動的空間也很有限,腦細胞的代謝產(chǎn)物很容易堵塞大腦,長此以往,大腦可能會停止活動甚至?xí)l(fā)猝死。
與清醒時相比,入睡的小鼠其大腦細胞間的組織間隙體積則增加了60%以上,達到了整個大腦的23%,腦脊液沖刷垃圾的效率也就得到顯著提高。再次清醒時,大腦就能恢復(fù)活力了。
沒有大腦還要睡覺嗎
既然睡眠對大腦的影響那么大,那如果沒有大腦,還需要睡覺嗎?
地球上存在許多沒有大腦的生物,但這些生物大多很低等,生理活動簡單,壽命較短,剝奪睡眠對它們的影響很難看出來,甚至我們也很難知道,它們什么時候在睡覺,什么時候是清醒的。最近,來自日本九州大學(xué)的一個研究團隊終于發(fā)現(xiàn)了一種沒有大腦卻有明顯的睡眠行為的生物——水螅,它讓我們知道,即使沒有大腦,同樣需要睡眠。
水螅是一種低等的無脊椎動物,身長只有幾厘米,它的體內(nèi)具有分散的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),但沒有中樞神經(jīng)和大腦,因此,科研人員無法通過測試其腦電波的活躍程度來判斷水螅的睡眠狀態(tài)。但是,水螅處于睡眠狀態(tài)時與清醒時截然不同,睡眠時它長期停留在一個地方,既不漂浮也不張口進食,而且會保持規(guī)律的作息周期——大約每4小時就會入睡一段時間。掌握了這些規(guī)律,科研人員就可以研究水螅的睡眠情況及其對身體的影響了。
研究人員在水族箱里安裝了一套視頻系統(tǒng),追蹤水螅的活動情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)水螅即將入睡時,研究人員會用發(fā)射閃光、震動箱體和改變溫度等方法干擾水螅的睡眠,這樣水螅就不得不從睡眠狀態(tài)中清醒過來,再次恢復(fù)活動。
經(jīng)歷了一段時間無法入睡的折磨后,水螅的生理活動明顯減緩,甚至連細胞分裂增殖的速率都減慢了。而且,水螅體內(nèi)多達212種基因的表達量發(fā)生了改變,其中一些基因在包括小鼠、果蠅和線蟲等真核生物的體內(nèi)都有存在,且它們都與睡眠調(diào)節(jié)有關(guān)。因此,如果這種“折磨”暫時停止,第二天水螅就會陷入比平時更深沉、時間更長久的睡眠狀態(tài)中。
事實上,睡眠不足并不止對大腦造成嚴重影響。在果蠅實驗中,研究人員發(fā)現(xiàn)使果蠅死亡的致命一擊發(fā)生在腸道——由于無法睡眠,大量代謝廢物堆積在小腸中,它們破壞DNA并造成細胞損傷。如果允許果蠅入睡,這些廢物就會快速消失,使果蠅得以存活。這樣看來,睡眠不足的傷害不僅集中在大腦,它還可能發(fā)生在身體的任何地方,如果你堅持不睡覺,受損的絕不僅是大腦。■
(楊創(chuàng)薦自《大科技》)