睡眠對大腦的重要性不言而喻。幾天沒睡好覺，我們就會明顯感到大腦認知能力出現(xiàn)下降。今天 ，發(fā)表在頂級學術期刊《科學》上的兩篇論文，從生物學的角度提出了潛在的解釋——科學家們發(fā)現(xiàn)，睡眠與大腦突觸的功能有著緊密聯(lián)系。

這兩項研究均來自蘇黎世大學(University of Zürich)和慕尼黑大學(LMU Munich)的合作。科學家們使用先進的生化技術，對小鼠神經(jīng)突觸的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組進行了分析。結果表明，有三分之二的突觸mRNA表達水平出現(xiàn)了明顯的節(jié)律性。具體來看，突觸mRNA的表達可以被分為兩類，一類在黎明時分迎來高峰，另一類則在黃昏到達峰值。在突觸蛋白中，科學家們也觀察到了類似的節(jié)律性。

▲mRNA水平顯示出了明顯的節(jié)律性(圖片來源：參考資料[2])

接下來，則是這兩項研究的亮點所在了。我們知道，睡眠受著兩種不同機制的調(diào)控：第一種機制和日常生活有關。如果一段時間內(nèi)睡眠不足，或是太過勞累，就很容易讓人昏昏欲睡;第二種機制則和日常生活無關。許多動物的體內(nèi)自帶“生物鐘”，晚上到點就困，早上到點就醒(夜行性動物正好相反)，就是生物鐘的一種體現(xiàn)。

那么問題來了。這些大腦突觸里的mRNA和蛋白質(zhì)所表現(xiàn)出的節(jié)律性，究竟是生物鐘調(diào)控下的普遍現(xiàn)象，還是會受到日常睡眠質(zhì)量的影響?為了回答這個重要的問題，研究人員們對小鼠進行了睡眠剝奪，單方面影響它們的睡眠質(zhì)量。隨后，他們重新對突觸mRNA與蛋白質(zhì)的節(jié)律進行了分析。

分析的結果非常有趣。首先，在剝奪睡眠的小鼠中，有四分之一的突觸mRNA的節(jié)律性幾乎不受影響。在剩下的突觸mRNA里，也有超過80%在很大程度上受時間的影響。這些結果表明，突觸mRNA的產(chǎn)生，很有可能只受生物鐘的調(diào)控，而與睡眠質(zhì)量無關。每天到點(比如黎明和黃昏)，它們就會在生物鐘控制下，自動開始積聚。

▲蛋白的磷酸化水平受睡眠剝奪的影響(圖片來源：參考資料[3])

相反，蛋白質(zhì)的水平受睡眠質(zhì)量的影響極大!在那些睡眠被剝奪的小鼠中，無論是蛋白質(zhì)的豐度，還是蛋白質(zhì)的磷酸化，其節(jié)律性幾乎都消失了。這表明在突觸中行使生理功能的蛋白質(zhì)，的確主要受睡眠與清醒時長的調(diào)控。

后續(xù)的研究表明，其中一些受影響的蛋白質(zhì)是激酶。在小鼠快要清醒時，一些與神經(jīng)元激活有關的激酶會變得活躍;而在快入睡時，另一些與神經(jīng)元抑制有關的激酶會開始活躍。

▲這兩項研究的圖示(圖片來源：參考資料[1])

《科學》雜志對這兩項研究進行了專文評述。作者在評述中指出，結合這兩項研究的結果與之前的證據(jù)，我們幾乎可以確信，小鼠的清醒和睡眠的時長，能最終反映在其突觸的功能上。至于具體的機理，以及睡眠能如何恢復突觸的功能，則還需要進一步的探索。