人为什么要睡觉？
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发布时间：2022-04-22 14:16
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热心网友
时间：2023-11-08 15:02
人类一生中有三分之一的时间在睡觉，包括苍蝇、蠕虫甚至水母等无脊椎动物也会睡觉。
在整个进化过程中，睡眠对所有具有神经系统的有机体来说都是普遍的，也是必不可少的。然而你有没有想过，
为什么我们要睡觉？
事实上，科学家多年来一直在寻找答案。据11月18日发表在《分子细胞》杂志上的一项新研究，以色列巴伊兰大学研究人员发现，大脑中的PARP1蛋白犹如“天线”，可向大脑发出睡眠和修复DNA损伤的时间信号，这一发现朝着解开这个谜团更迈近了一步。
当我们醒着的时候，体内的稳态睡眠压力会增加，保持清醒的时间越长，这种压力就越大。在醒着的几个小时里，紫外线、神经元活动、辐射、氧化应激等因素会造成神经元中的DNA持续损伤。然而，大脑中过度的DNA损伤会带来危险，睡眠则可以“召唤”DNA修复系统。
斑马鱼睡眠时的神经活动特征与人类相似，是研究睡眠的对象。通过斑马鱼实验，研究人员确定，DNA损伤的累积是引起睡眠状态的驱动因素。当DNA损伤的积累达到最大阈值，稳态睡眠压力便增加到了触发睡觉的冲动，于是鱼进入了睡眠状态。随后的睡眠促进了DNA修复，从而减少了DNA损伤。
研究还发现，至少需要睡6小时才能减少稳态睡眠压力并修复DNA损伤
那么，大脑中是什么机制告诉我们：该睡觉了？研究发现，PARP1蛋白是DNA损伤修复系统的一部分，是最先做出快速反应的蛋白之一。它可标记细胞中DNA损伤位置，并“招募”所有相关系统来清除DNA损伤。
通过遗传和药理学操作，PARP1的过表达和敲低（表达下调）实验表明，增加PARP1不仅可促进睡眠，还可增加睡眠依赖性修复。相反，抑制PARP1会阻断DNA损伤修复的信号。结果就是，这些鱼没有完全意识到它们累了，因而不会进入睡眠模式，造成DNA损伤没有得到及时修复。同样的实验结果也在小鼠身上得到了验证。
热心网友
时间：2023-11-08 15:02
多年以来，睡眠的生理功能尚不明确。很多人认为，睡眠是用来休息、恢复精神的。睡眠的恢复性、保护性、能量保存理论一直相当流行。最近，人们发现，长时间睡眠和意识抑制似乎并不是进化中解决资源枯竭、废物排除或保存能量的最佳方式。例如，肌肉不需要完全关闭来休息。睡眠的关键功能在实验中得到了显著说明，长时间被剥夺睡眠的老鼠最终会在 2.5 周内死亡（参见：不睡觉就会死。）。
以进化角度看，睡眠是一个非常原始的现象，这说明睡眠对生存至关重要。只是在最近，人们才毫无疑问的证明了，睡眠机能与学习有关（并非所有科学家都同意）
很久之前，研究者就认识到，小脑中的海马体对记忆形成的重要性。但是，一直都没有人阐明，它有别于大脑皮层其他区域的特殊之处。后者同样显示出突触可塑性，即存储记忆的能力。
在研究者的集体努力下，最终提出了睡眠中神经优化的理念（参见下一小节的比喻：磁盘和内存）。György Buzsáki 博士提出的突破性理论，记忆痕迹（memory trace）形成的两阶段模型，为我们解释了，睡眠中可能发生的事情（Buzsáki 19[1]）（注意不要与后文的记忆两构成模型（Woźniak 等，1995[2]）和睡眠两构成模型互相混淆[3]）。Buzsáki 利用他的神经网络知识（译注：此为生物学用语，请勿与计算机用语混淆）、对激发神经元的巧妙实验、对神经元在时间和空间上激发特征的复杂数学分析，提供了一个很好的模型，解释了两大睡眠组成部分，即 REM （快速眼动睡眠）和 NREM（非快速眼动睡眠），如何共同优化记忆。海马体作为大脑的*配电盘，可以轻易存储短期记忆（short-term memory）特征。然而，这些特征必须在新皮层进行编码，以便为编码的新短期记忆提供空间，这种重建大脑神经网络的复杂过程是在睡眠中进行的。与休息或保存能量不同，这一进化神经数学的最大壮举要求大脑完全关闭，不受环境输入的影响（在大多数动物中）。这种机能，是睡觉的主要原因和目的，所以睡眠过程中，我们没有清晰的意识。在睡眠时，大脑的工作强度并不亚于 SAT 或 GRE 考试时的表现。大脑重新排列记忆，以确保所有新知识都以最佳方式存储以供使用。
我们睡觉是为了让大脑能够整合新知识并形成新联想。由于我们必须通过睡眠使得大脑继续发挥其作用，我们的身体在睡眠中也附加了几十个重要过程。简而言之，清醒时，使用且燃烧；睡觉时，恢复且合成。睡眠影响到整个身体的功能和健康。
