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刘清华:生命为什么进化出睡眠?
2024-10-15

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刘清华,北京生命科学研究所 资深研究员(图源:CC讲坛

“如果睡眠没有重要的功能,那一定是生命进化中所犯的最大的错误”。

俗话说“春困秋乏夏打盹,睡不醒的冬三月”,不仅仅是人类,自然界的生物,甚至植物,也有睡眠的功能,而且睡眠方式各具特色,那么睡眠对于生命体究竟有什么作用,生命为何进化出了睡眠功能?

我们一出生,甚至在妈妈肚子里就会睡觉,每天除了吃喝拉撒,可以睡上17个小时,而且睡眠质量还挺高,但是当今的社会,睡眠障碍已经成了一个严重的社会问题。

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今天就让我和大家一起来探究一下“像婴儿一样熟睡,这与生俱来的优质睡眠哪儿去了?”这个问题。

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睡眠是一种静息状态,它是可逆的;睡眠时,我们对外界刺激的反应减弱;睡眠还有稳态调控,简单的说就是“少睡多补”。

人的一生有三分之一的时间在睡眠,也就是说,一个人活到90岁,那他就睡了三十年。

大家可能都有这样的经验,一夜没睡好,第二天脑袋就像一团浆糊,不能思考复杂的问题,连续几天睡眠剥夺,你可能会精神崩溃,完全剥夺睡眠1~2个星期,动物会猝死。

所以睡眠是和水、食物一样重要,是生命不可或缺的。

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如果生命的主要目的是让物种繁衍下去,睡眠的时候,既不在觅食,也不在繁殖,而且还很危险,稍不注意就会被天敌吃掉,为什么生命还进化出睡眠?就连水母这样的低等生物,虽然没有大脑,只有简单的神经网络,也有类似睡眠的行为。

生命复杂而神奇,在几十亿年的进化历程中,一定遵循“奥卡姆剃刀法则”,绝不保留无用的东西,睡眠学者Allan Rechtschaffen曾说过,“如果睡眠没有重要的功能,那一定是生命进化中所犯的最大的错误”。

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人脑是地球上最复杂的神经网络,包含大约1,000 亿个神经元,这和银河系里面的所有星星的数目差不多。

神经元之间相互连接传递信息的结构,叫做“神经突触”,主要分为突触前和突触后的结构。

突触前响应刺激,释放神经递质,结合突触后膜上的受体,完成神经元之间的信息传递。神经元之间复杂多样的信息传递,决定了我们大脑如何思考,学习记忆,如何有意识、潜意识,并且控制我们生命的各项活动。

神经突触不是一成不变的,而是有非常多的动态变化。

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比如我们碰到一个新的朋友,形成新的记忆,特定的神经元之间,就会形成新的突触连接,就像加了一个微信,相反神经突触也会减少变弱,就像在微信里退群,或者把某人给拉黑了,这会造成记忆的消失。

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在人脑中,有一个叫“海马”的脑区,这是我们形成短期记忆的中枢,整合记忆,是从短期记忆向长期记忆转换的一个过程,在这个过程中,绝大部分短期记忆都会被丢掉,只有少数重要的、有趣的记忆,会被转移到大脑皮层,成为长期记忆。

睡眠在记忆的整合中至关重要,如果睡眠不足就会干扰这个过程,导致记忆的缺失,睡了一个好觉以后,你的大脑会焕然一新,好像睡眠有种神奇的修复的功能。

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2004年美国威斯康星大学的Tononi & Cirelli教授夫妇,提出了“突触稳态假说”。

他们认为白天清醒的时候,你的神经突触的数目会增多变强,逐渐趋于饱和,在睡眠的时候呢,我们的大脑会整体地下调神经突触的数目和强度,这样会导致绝大部分短期记忆被丢掉,恢复神经突触的稳态,使其在下一个觉醒周期能正常工作,形成新的记忆。

2019年,科学家们也发现,在深度睡眠的时候,我们大脑细胞间的间隙会变大,脑脊液,也就是细胞外的液体,会像潮水般周期性地清洗大脑,带走大脑产生的废物和垃圾。如果长期熬夜的话,就会干扰这个过程,导致毒素在脑中的积累,损害大脑,阻碍记忆,甚至导致神经型退行性疾病,譬如老年痴呆症。

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原标题:刘清华:生命为什么进化出睡眠?

本文作者:CC讲坛创新传播,本文主讲人:刘清华,转载于微信公众号:CC讲坛(ID:ccjt2014),转载引用请注明原出处

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