科普：睡眠可使神经元DNA损伤有效修复

为何睡眠如此重要？为何人类要“浪费”约三分之一的生命用于睡眠？为何动物宁可冒着来自捕食者的威胁也要“睡个好觉”？以色列的一项新研究发现，这是因为动物需要在睡眠时完成神经元DNA(脱氧核糖核酸)修复。

尽管科学家早已发现睡眠对所有进化出神经系统的动物都至关重要，包括苍蝇、蠕虫、水母等无脊椎动物，但个中具体原因一直是未解之谜。以色列巴伊兰大学研究人员在新一期英国《自然·通讯》杂志上报告说，该校研究人员用斑马鱼模型实施了动物实验，他们的研究可以解释睡眠及睡眠紊乱如何影响大脑活动、老化及各种脑功能失调。

斑马鱼身体透明，大脑神经与人类相似，是观察单个神经元变化的理想模型。研究人员用一种被称为“3D延时成像”的技术和高分辨率显微镜观察斑马鱼脑部发现，在斑马鱼清醒时，神经元DNA的双链断裂不断积累；而在夜晚休息时，斑马鱼神经元的染色体更活跃，而染色体活性增加会提高神经元DNA损伤修复效率。

大脑的神经元DNA损伤可以由多种原因引起，例如辐射、氧化应激反应甚至是神经元活动等。目前研究表明，在清醒状态下，大脑神经元的DNA损伤会持续积累并达到不安全水平。

研究人员解释说，这一研究找到了睡眠、染色体动力学、神经元活动及DNA损伤之间的生理相关性。睡眠的重要作用是增加染色体活性，使神经元DNA损伤得到修复。动物清醒状态下，这种DNA修复过程不够有效，只有睡眠期间、大脑信息刺激减少的状态下才能有效发生。

领导这项研究的巴伊兰大学生命科学教授阿佩尔鲍姆将DNA损伤的积累称为“清醒的代价”。“这就像道路上的坑洞，”阿佩尔鲍姆解释说，“道路的磨损会不断积累，尤其在白天的高峰时段，在夜间道路畅通时修路是最方便有效的做法。”