▎學術經緯/報道
大部分人要花人生三分之一的時間做一件事：睡覺。這件事無疑很重要，因此科學家們一直在探究睡眠到底給身體和大腦帶來哪些好處，以及缺少睡眠會對大腦健康有什麼損害。比如前不久，我們介紹過關於缺覺為什麼會導致“智力下降”的兩項新研究。
最近，紐約羅切斯特大學醫學中心（University of Rochester Medical Center）的一支研究團隊，通過小鼠實驗首次發現腦中的免疫細胞在睡眠時起著重要的“網絡修護”作用，加強說明了睡眠與大腦健康之間的重要關係，同時有助於我們理解阿爾茨海默病等神經退行性疾病與睡眠障礙的關係。這項研究成果發表在學術期刊《自然》子刊Nature Neuroscience上。
這類重要的免疫細胞名為小膠質細胞（microglia），它們是腦和脊髓中的衛士。一旦中樞神經系統受傷或感染，它們在接收到炎症信號後會迅速改變形態，採取行動消除感染或吞噬死去的細胞和組織碎片，幫助大腦清除垃圾。
“一直以來，人們假設小膠質細胞的動態變化不太會受到動物行為狀態的影響。”Ania Majewska教授是這項研究的主要負責人，她說，“這項研究發現，大腦中調控睡眠/覺醒的信號也會像開關一樣作用於免疫系統。”
▲Ania Majewska教授研究組的萬聖節（圖片來源：URMC實驗室主頁）
具體來說，研究者關注的信號與去甲腎上腺素有關。當我們睡著時，這種化學物質在大腦中的含量很低；而當去甲腎上腺素增加，它會喚醒神經細胞，讓我們醒來，讓大腦變得機警。
這種神經遞質不僅會作用於神經細胞，也會通過特殊的受體作用於小膠質細胞。研究人員利用先進的活體成像技術，觀察小鼠的大腦活動。他們發現，當腦中去甲腎上腺素的含量很高時，小膠質細胞會進入一種類似休眠的狀態，無法對局部損傷做出反應。
除了修復損傷，小膠質細胞還有一項重要的能力也與清醒/睡眠狀態有關。Majewska教授和其他研究者過去的工作發現，小膠質細胞會對神經網路的連接節點進行精細調節。它們有助於維持突觸的健康和功能，還會修剪不再需要的神經連接。而複雜的神經連接網絡不斷佈線和重新佈線，是讓我們能夠學習、記憶、認知和運動的重要基礎。
研究人員利用鎮靜劑右美託咪定（DEX）讓小鼠進入與慢波睡眠相類似的麻醉狀態。睡眠質量高不高與慢波睡眠很有關係。
與清醒狀態相比，當動物處於類似睡眠狀態時，小膠質細胞處於高度活性的“監控”狀態，很快伸展出更多、更密的突起，可以調節周圍更大範圍內的突觸。因此，小膠質細胞可能是大腦的夜間修理工。
▲使用DEX模擬慢波睡眠狀態，小膠質細胞的分枝迅速擴張（視頻來源：參考資料[1]）
“我們的工作揭示，睡眠增強神經環路重塑和損傷修復，部分小膠質細胞與大腦相互作用的能力是原因之一。”第一作者Rianne Stowell博士總結。
鑑於有越來越多的科學證據表明，小膠質細胞的狀態與阿爾茨海默病等神經退行性疾病有關，而其他失智症、自閉症譜系障礙、精神分裂症等也與大腦整體神經網絡的穩定性密不可分，這項研究結果提示我們注意睡眠問題，保護大腦健康。
參考資料：[1] Rianne D. Stowell et al., (2019) Noradrenergic signaling in the wakeful state inhibits microglial surveillance and synaptic plasticity in the mouse visual cortex. Nature Neuroscience. DOI: https://doi.org/10.1038/s41593-019-0514-0[2] The Night Gardeners -- Immune Cells Rewire, Repair Brain While We Sleep. Retrieved Oct. 27, 2019 from https://www.urmc.rochester.edu/news/story/5584/the-night-gardeners----immune-cells-rewire-repair-brain-while-we-sleep.aspx
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