睡眠不足，記憶力還有救嗎？Nature：餓著

蕭簫 2020-12-03 15:36:32 來(lái)源：量子位

蕭簫 發(fā)自 凹非寺
量子位 報(bào)道 | 公眾號(hào) QbitAI

大半夜復(fù)習(xí)餓了，想要大吃一頓然后接著復(fù)習(xí)？

你的身體只會(huì)告訴你：想睡覺。

事實(shí)上，這與意志力無(wú)關(guān)，而是你「進(jìn)化」的結(jié)果——吃飽要睡覺，是為了更好地鞏固記憶。

來(lái)自Nature的最新研究表明，即使不吃東西，在饑餓狀態(tài)下也能形成記憶；但如果吃飽了，就必須睡覺才能鞏固記憶。

也就是說(shuō)，只要吃了，就得睡上更多時(shí)間，否則記憶力就會(huì)變差。

而「饑餓」，則是判斷記憶是否需要用睡眠來(lái)鞏固的“電路開關(guān)”。

是不是聽起來(lái)有點(diǎn)不敢相信？

科學(xué)家們已經(jīng)拿果蠅做了個(gè)實(shí)驗(yàn)，證明了這一結(jié)論的存在，一起來(lái)看看。

果蠅：要是吃飽，就得睡好

通常認(rèn)為，睡眠是鞏固長(zhǎng)期記憶的必要條件。

然而研究者們發(fā)現(xiàn)，饑餓的果蠅仍然可以鞏固與食物有關(guān)的記憶，保存的記憶能力也與食物有關(guān)。

那么，在饑餓情況下，睡眠對(duì)于長(zhǎng)期記憶是否可有可無(wú)？又或者說(shuō)，在吃得飽的情況下，記憶會(huì)如何被鞏固呢？

第一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，以瓊脂（果蠅不吃）和蔗糖（果蠅的食物）作為實(shí)驗(yàn)對(duì)照組，用來(lái)測(cè)試果蠅在饑餓和吃飽的情況下，形成記憶是否需要更多的睡眠時(shí)間。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，果蠅在饑餓時(shí)，無(wú)論受不受訓(xùn)練（通過(guò)嗅覺反射訓(xùn)練，強(qiáng)制形成某種記憶），睡眠時(shí)間都沒有明顯變化。

但果蠅在吃飽之后，受訓(xùn)比未受訓(xùn)所需要的睡眠時(shí)間明顯變多。

也就是說(shuō)，吃飽了后，為了記憶某種東西，果蠅需要更多的時(shí)間來(lái)睡覺以加強(qiáng)記憶。這與我們的認(rèn)知是無(wú)異的。

但這也說(shuō)明，在饑餓狀態(tài)下，果蠅并不需要更多的睡眠時(shí)間來(lái)鞏固記憶。

接下來(lái)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，則會(huì)在果蠅進(jìn)行記憶、剛吃完?yáng)|西后，剝奪它的睡眠時(shí)間，以測(cè)試吃飽了的果蠅，是否真的需要睡眠來(lái)加強(qiáng)記憶。

在P值＜0.01（統(tǒng)計(jì)學(xué)上P值越小，表明測(cè)試結(jié)果越可信）的結(jié)果下，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，吃飽的果蠅的確需要更多睡眠來(lái)形成記憶。

如上圖所示，如果在訓(xùn)練（強(qiáng)制形成記憶）后，立即對(duì)吃飽的果蠅進(jìn)行6小時(shí)的睡眠剝奪，會(huì)顯著損傷它的長(zhǎng)期記憶。

說(shuō)人話，就是吃飽了不睡，記憶力衰退。

相比之下，餓著肚子的果蠅，無(wú)論睡不睡，都不會(huì)對(duì)記憶產(chǎn)生太大的影響。（反正都已經(jīng)餓著肚子，睡眠就顯得沒有那么重要了？）

那么，為什么在饑餓狀態(tài)下，睡眠時(shí)間對(duì)果蠅的記憶效果沒有影響？與之相反，吃飽卻不睡覺的話，果蠅的記憶效果為何會(huì)大打折扣？

科學(xué)家們探索了一通果蠅用來(lái)記憶的神經(jīng)元，找到了答案。

進(jìn)食前后，記憶用的神經(jīng)元不同

事實(shí)上，在饑餓和吃飽兩種狀態(tài)下，果蠅的記憶神經(jīng)元活動(dòng)大有不同。

科學(xué)家們對(duì)幾種有明顯變化的物質(zhì)采取了排除法，發(fā)現(xiàn)在饑餓狀態(tài)下，神經(jīng)元產(chǎn)生的信號(hào)（圖中藍(lán)色）和在吃飽狀態(tài)下，神經(jīng)元產(chǎn)生的信號(hào)（圖中紅色），會(huì)對(duì)睡眠產(chǎn)生完全不同的影響。

神經(jīng)元產(chǎn)生的信號(hào)不同（R35B12、R26E01），對(duì)細(xì)胞的影響就會(huì)非常大。一旦吃飽，神經(jīng)元就會(huì)產(chǎn)生“想睡覺”的信號(hào)。

但在饑餓狀態(tài)下，神經(jīng)元反而不會(huì)產(chǎn)生這種信號(hào)。

科學(xué)家們進(jìn)一步研究了果蠅的蘑菇體（昆蟲腦部一個(gè)重要的中樞神經(jīng)，對(duì)高級(jí)記憶等具有重要的調(diào)控作用）。

研究發(fā)現(xiàn)，在吃飽時(shí)，果蠅的記憶由蘑菇體前后α’/β’神經(jīng)元介導(dǎo)，而饑餓時(shí)的記憶則由蘑菇體中間的α’/β’神經(jīng)元介導(dǎo)。

科學(xué)家們進(jìn)一步剔除了果蠅體內(nèi)負(fù)責(zé)參與性報(bào)償?shù)纳窠?jīng)肽F（Neuropeptide F），這種物質(zhì)有點(diǎn)像是“獎(jiǎng)賞行為的分子標(biāo)記”，發(fā)現(xiàn)沒有神經(jīng)肽F的饑餓果蠅，也會(huì)表現(xiàn)出與睡眠有關(guān)的記憶。

研究者們推測(cè)，由于吃東西反而會(huì)導(dǎo)致分解代謝廢物的積累，從而產(chǎn)生能量需求，觸發(fā)睡眠需求、以及依賴睡眠的記憶鞏固。

這種睡眠依賴記憶所需要的神經(jīng)回路，也會(huì)在記憶后促進(jìn)睡眠，將睡眠和記憶結(jié)合起來(lái)。

所以記憶轉(zhuǎn)換，也許并不需要實(shí)際的營(yíng)養(yǎng)攝入，甜味就足夠了。

睡眠時(shí)間與記憶力是否存在相關(guān)關(guān)系，還真得靠「饑餓」來(lái)決定。

聽起來(lái)總覺得有點(diǎn)細(xì)思極恐……

那么，你覺得這項(xiàng)研究還可以用在哪里呢？

作者介紹

Nitin S. Chouhan，來(lái)自賓大，目前是一名博士后研究員，研究方向是生物體通過(guò)經(jīng)驗(yàn)改變行為的能力。

論文二作 Leslie C. Griffith，布蘭戴斯大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)教授，主要的研究?jī)?nèi)容是行為生物化學(xué)。

論文三作Paula Haynes，來(lái)自賓大，研究方向是果蠅與記憶電路之間的相互作用。共同三作Amita Sehgal，是來(lái)自賓大的神經(jīng)科學(xué)教授。

最后，附上論文鏈接。不過(guò)，讀之前先吃飽睡一覺？

論文地址：
https://www.nature.com/articles/s41586-020-2997-y