视觉证据表明大脑在睡眠期间“重置”

视觉证据表明大脑在睡眠期间“重置”

每天,人类的大脑吸收一大堆知识,信息,并在“关闭”之前学习。新研究解释了这一进程。突触的微观图像 - 两个神经细胞之间的连接 - 已显示随着白天刺激而扩张,随着睡眠收缩,从而使大脑为第二天做准备。

威斯康星大学医学与公共卫生学院的科学家进行了一项为期4年的研究,证明了“突触动态平衡假说”(SHY)的功能。

研究结果发表在“科学”杂志上。

SHY是由威廉姆斯睡眠和意识中心的Chiara Cirelli博士和Giulio Tononi博士提出的理论。 Cirelli和Tononi推测,睡眠是我们必须的。

在唤醒时间期间突触的持续刺激导致其越来越强壮,并且这种扩展在记忆和学习中起关键作用。为了确保突触不会饱和,神经信号传导和记忆消失,SHY表明这种生长必须平衡。

睡眠被认为是重整化过程的完美平衡和理想时间。在睡眠期间,人们不太了解“这里和现在”,并且可以阻挡外部世界,这可以平衡和恢复突触。

随着突触变得更强大和更高效,它们变得更大。相反,当它们变弱时,突触的尺寸缩小。

Cirelli和Tononi旨在通过分析突触的大小是否在睡眠和清醒时间之间改变来测试他们的理论。

睡眠导致突触的大小几乎减少20%

分析涉及4年的研究。团队使用具有高空间分辨率的技术(称为串联扫描3-D电子显微镜)来拍摄,重建和研究小鼠大脑皮层的两个区域。该技术允许他们重建6,920个突触,并测量他们的大小。

该团队不知道他们正在检查的小鼠是否是休息良好的小鼠或已清醒的小鼠,以确保结果不受影响。

研究结果表明,突触的大小与小鼠在捕获图像之前的睡眠量相关。发现几个小时的睡眠在大脑皮层的两个区域中将突触的尺寸减小18%。这些变化也被证实与突触的大小成比例。

虽然缩放发生在大约80%的突触中,但缩放是选择性的,最大的突触没有遵循相同的模式。缩放可能不会发生在较大的突触中,因为它们可能与最稳定的内存轨迹链接。

“从小鼠到人类推,我们的研究结果意味着,我们的皮层中每一万亿突触可以减少近20%,”Tononi总结。(榕榕 204083)


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