睡眠不一定是整個(gè)大腦行為

閉著眼睛、無(wú)任何反應(yīng)、流著口水，這是公認(rèn)的最易辨別的睡眠狀態(tài)。但是，睡眠與覺(jué)醒之間的區(qū)別并非我們所想像那么清晰。

　　自然雜志發(fā)表的研究文章指出，看上去呈清醒狀態(tài)的老鼠，大腦皮層某些神經(jīng)元有時(shí)出現(xiàn)短暫“斷開(kāi)”。這些區(qū)域的神經(jīng)活動(dòng)模式與非快速眼球運(yùn)動(dòng)(non-rapid eye movement (NREM) )睡眠時(shí)的神經(jīng)活動(dòng)模式相似。
　　“老鼠盡管處在清醒狀態(tài)，但大腦皮層卻有少量局部睡眠。”負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的美國(guó)威斯康星——麥迪遜大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家朱利奧•托諾尼（Guilio Tononi）如此說(shuō)。
　　研究團(tuán)隊(duì)采用多種技術(shù)測(cè)量了大鼠腦中局部和整體的場(chǎng)電位。他們通過(guò)把微電極陣列插入大腦額葉皮層、頂葉皮層深層的方法，測(cè)量了大鼠的局部神經(jīng)電活動(dòng)。還用腦電圖(EEG)顯示了大腦的整體神經(jīng)活動(dòng)，例如非快速眼球運(yùn)動(dòng)(NREM)睡眠中可見(jiàn)的慢波。在慢波活動(dòng)期間，神經(jīng)元在“開(kāi)”“關(guān)”狀態(tài)間振蕩，但通常處于“關(guān)”狀態(tài)。
　　托諾尼和他的同事記錄了許多組神經(jīng)元的電活動(dòng)，結(jié)果顯示，老鼠在長(zhǎng)時(shí)間保持覺(jué)醒狀態(tài)后，整個(gè)大腦皮層的神經(jīng)元會(huì)隨機(jī)地處于“關(guān)”狀態(tài)。他說(shuō)：“如果我們觀察整個(gè)大腦，就如觀看水沸騰狀態(tài)一樣。清醒時(shí)候，就像水還沒(méi)沸騰，所有神經(jīng)元處在‘開(kāi)’的狀態(tài)，而疲倦后神經(jīng)元的‘關(guān)、狀態(tài)就如沸騰的水泡；至于水泡出現(xiàn)在何處就無(wú)法預(yù)測(cè)了。” 過(guò)去認(rèn)為，完全清醒狀態(tài)下是不會(huì)出現(xiàn)睡眠狀態(tài)下的慢波，但這項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，清醒狀態(tài)也有非常局部的慢波發(fā)生。
　　美國(guó)康涅狄格州耶魯大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家大為•麥考密克（David McCormick）說(shuō)：“這種現(xiàn)象可叫做皮層閃爍現(xiàn)象，大腦皮層某一部位短暫關(guān)閉而中斷神經(jīng)信號(hào)處理。”
　　打盹的神經(jīng)元
　　打盹的神經(jīng)元會(huì)影響動(dòng)物的行為動(dòng)作。
　　若長(zhǎng)時(shí)間不給老鼠睡覺(jué)，讓它一直保持清醒狀態(tài)，則處于“關(guān)”狀態(tài)的神經(jīng)元數(shù)目增多，此時(shí)老鼠面對(duì)復(fù)雜困難任務(wù)，如通過(guò)樹(shù)脂籠子里一條溝槽捕捉糖果時(shí)，它的認(rèn)知能力下降。 托諾尼認(rèn)為，我們通常把睡眠當(dāng)成全腦現(xiàn)象，相對(duì)而言，局部神經(jīng)元斷開(kāi)的存在更為隱蔽，因?yàn)槲覀儾恢烙羞@種情況發(fā)生。對(duì)人來(lái)說(shuō)，這可用來(lái)解釋為什么睡眠剝奪會(huì)降低判斷力。
　　有趣的是，托諾尼與他的同事本月上旬提出報(bào)告說(shuō)，即使在“全腦”睡眠時(shí)慢波也是發(fā)生在局部、特定區(qū)域的。他們用深電極在人們經(jīng)受外科手術(shù)的一些腦區(qū)記錄腦電圖和局部神經(jīng)元活動(dòng)情形，發(fā)現(xiàn)慢波會(huì)從前額葉皮層經(jīng)由顳葉傳到海馬。托諾尼說(shuō)：“即便是在睡眠時(shí)，慢波的范圍也比預(yù)想的更局部。”
　　綜上，這些發(fā)現(xiàn)告訴我們，科學(xué)家以前對(duì)清醒和睡眠狀態(tài)的認(rèn)識(shí)可能過(guò)于簡(jiǎn)單。瑞士蘇黎世大學(xué)睡眠研究員皮特•阿克曼（Peter Achermann）說(shuō)：“如果這兩種現(xiàn)象都存在，即清醒時(shí)局部睡眠和睡眠時(shí)局部清醒，那么就得重新思考我們對(duì)睡眠的定義。”
　　重新定義
　　美國(guó)明尼蘇達(dá)州地區(qū)睡眠失調(diào)醫(yī)療中心主任馬克•馬霍瓦爾德（Mark Mahowald）說(shuō)：“這篇論文清楚地證實(shí)了過(guò)去的一個(gè)猜測(cè)，即睡眠可以發(fā)生在大腦的一部份，而同時(shí)大腦的其他部分處在清醒狀態(tài)。正如我們臨床所見(jiàn)到的。”他補(bǔ)充說(shuō)，夢(mèng)游病就是最好的例子，我們可以在夢(mèng)游上看到同時(shí)具有清醒與睡眠兩種狀態(tài)時(shí)會(huì)導(dǎo)致復(fù)雜的行為。
　　托諾尼承認(rèn)說(shuō)：“我們的研究不是給睡眠重新定義，我們根據(jù)行為特征已經(jīng)對(duì)睡眠有很好定義。但是我們的工作確實(shí)說(shuō)明現(xiàn)在的定義對(duì)描述分離狀態(tài)也許并不完整。”
　　這一工作有助于我們更好地理解睡眠的功能，而這也是托諾尼研究團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)期目標(biāo)。他說(shuō)：“我們猜測(cè)睡眠與神經(jīng)元連接有關(guān)，因?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)，睡眠時(shí)有神經(jīng)元連接網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)化。”睡眠貌似是用來(lái)重新校準(zhǔn)大腦突觸活動(dòng)的時(shí)間，所以，他要確定在清醒的大腦中打盹的神經(jīng)元是否具有保護(hù)、恢復(fù)健康的作用還是僅僅會(huì)帶來(lái)有害的作用。