我们都知道睡眠不足会导致精神疲劳、工作和学习效率低下、偏头痛和其他症状。生理学家认为睡眠对于巩固记忆、调节新陈代谢和维持正常的免疫功能是必要的。为什么人们一生中有1/3的时间花在睡眠上,这是一个研究人员尚未试图验证的问题。
2013年10月,纽约罗切斯特大学的奈德·戈德和其他人发现,睡眠的核心功能是清除脑细胞的代谢废物。这不仅符合睡眠有助于恢复大脑功能的常识,也是验证睡眠功能的直接证据。
贝特曼和华盛顿大学的其他人进行的实验表明,一个人或动物醒来的时间越长,脑细胞代谢的废物就越多。例如,具有睡眠诱导功能的腺苷酸是神经活动和神经胶质活动排出的代谢废物。因此,腺苷酸是一种驱动睡眠自我平衡的物质。清醒时,脑组织中腺苷酸的浓度增加;当睡眠不足时,腺苷酸的浓度甚至会增加更多。然而,在睡眠期间,腺苷酸的浓度迅速下降。即使在长时间强迫清醒的情况下,只要你短暂睡眠,腺苷酸的浓度也会迅速下降。这些发现为睡眠障碍(小睡)的快速恢复提供了实验解释。
根据内德·戈德等人的发现和其他人的研究,当人们清醒时,脑细胞不断代谢各种废物,尤其是当他们紧张地用大脑工作时。由于脑组织中没有淋巴系统来排泄这些代谢废物,因此在睡眠期间,神经胶质的收缩为脑脊液的流动提供了通道,因此这些代谢废物可以与脑脊液一起顺利地从脑组织中排出。然而,当一个人醒着的时候,尤其是在工作的时候,清除脑细胞代谢废物的通道处于非常接近的状态。因此,睡眠是人类和脊椎动物的共同需求。只有每天保证足够的睡眠时间,我们才能高高兴兴地生活、学习和工作。Nedergaard等人的研究也使得开发促进大脑代谢废物清除的药物成为可能。