我们已经知道睡眠时大脑会巩固知识记忆、清除废物,现在最新研究指出,睡眠还有更多健康上的好处,随着一些免疫细胞在睡眠期非常活跃,充足的睡眠将有助大脑抵抗感染和修复损伤。
在刊载于《自然神经科学》(Nature Neuroscience)期刊的最新研究中,罗彻斯特大学医学中心(URMC)团队透过老鼠实验发现,被称为微胶细胞(microglia)的重要免疫细胞在睡眠时期会开始活动。
微胶细胞可以说是大脑的第一响应者,它们在大脑和脊髓上巡逻,一旦发现感染或死亡的细胞组织便会迅速展开清除行动,在最近的研究中,这些细胞被发现在大脑可塑性(Brain Plasticity)中也起着重要作用。
就像大脑中的园丁一样,透过细微修剪神经细胞间的连结,微胶细胞能维持神经突触的健康与功能,支持大脑学习、记忆、认知和运动功能的发展。
URMC 教授 Ania Majewska 指出,过去人们普遍认为微胶细胞的动态与动物行为状态并无太大关联,但这项研究显示事情并非如此。
“从研究来看,大脑中负责调节睡眠和清醒状态的信号,同样也可以作为开关,关闭和打开免疫系统。”
在这项研究中,研究人员透过先进的成像技术直接观察了小鼠活脑的活动,结果发现当小鼠暴露于高水平的去甲肾上腺素(Norepinephrine)时,微胶细胞会变得不活跃,无法对局部损伤做出反应,从而停止扮演他们在重新连接大脑网络中的角色。
去甲肾上腺素是一种神经传递物,在中枢神经系统中负责发出唤醒和压力的讯号,当我们睡觉时,这种化学物质会以低水平存在于大脑中,当水平增加时,它会唤醒我们的神经细胞,使我们醒来并变得警觉。
研究显示,去甲肾上腺素也作用于 β2 肾上腺素受体,这种受体在微胶细胞中以高水平表达,也就是说当去甲肾上腺素出现于大脑中时,微胶细胞会进入一种冬眠状态。
论文第一作者、URMC 博士后研究员 Rianne Stowell 表示,这项研究显示,睡眠中神经回路的重塑和修复损伤的过程,很可能有部分是由微胶细胞与大脑相互作用的能力所引导。
“整体来说,这项研究显示,微胶细胞对调节大脑功能的信号非常敏感,同时微胶细胞的动力及功能都受动物行为状态的调。”
这项研究加强了睡眠与大脑健康之间的重要关系,也可以解释睡眠障碍与阿兹海默症、帕金森氏症等神经退化性疾病发作间已知的关系。保持充足睡眠对人来说相当重要,如果想要维持大脑花园的美观,就得给园丁足够的工作时间。
- The night gardeners: Immune cells rewire, repair brain while we sleep
(首图来源:shutterstock)