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睡眠是人与动物进化中高度保守的一种状态，在整个生命过程中发挥着举足轻重的作用。众所周知，睡眠不足会损害学习能力、记忆力和免疫功能，并延缓伤口愈合。因此，睡眠避免了生物体的脆弱性增加。然而，关于睡眠如何发挥这些功能研究人员对此依然知之甚少。北京时间1月21日，发表在《Science Advances》上的一项新研究中，来自美国西北大学领导的研究团队通过研究果蝇的大脑活动和行为发现，深度睡眠可以清除大脑中的废物，而这些废物就包括可能导致神经退行性疾病的有毒蛋白质。清理废物也正是睡眠在进化过程中保留的核心功能。尽管果蝇看起来与人类非常不同，但控制其睡眠-唤醒周期的神经元与我们人类惊人地相似。因此，果蝇早已被选为研究睡眠、昼夜节律和神经退行性疾病的模式生物。在这项研究中，研究人员研究了“喙延长”睡眠，这是果蝇的深度睡眠阶段，类似我们人类的深度慢波睡眠。喙是果蝇的摄食器官，用于味觉和食物的摄取。研究人员发现，在这个阶段中，果蝇在没有味觉刺激的情况下会反复伸长和收缩喙，并且增加了唤醒阈值。该研究通讯作者、西北大学温伯格文理学院的神经生物学系主任 Ravi Allada说：“这种泵送运动可能将液体输送到果蝇的马尔皮基氏小管（排泄器官）。我们的研究表明，这一行为有助于果蝇清理废物和恢复损伤。”研究人员发现，果蝇的睡眠是在昼夜节律和体内稳态的控制下进行的，在夜晚开始时，果蝇睡眠最多，大概是由于白天时睡眠压力的增加；然后，在夜间，随着睡眠压力的消散，睡眠逐渐减少。当研究人员诱导果蝇全身损伤后发现，急性内伤并不影响果蝇的总睡眠，但导致喙延长（深度睡眠）增加了5倍。为了测试阻止果蝇睡眠是否会影响其废物清理，研究人员给果蝇注射了非代谢染料。他们发现，果蝇从体内清除非代谢染料的能力下降，更容易受到创伤。这表明睡眠剥夺期间的睡眠不足伴随着废物清理功能的丧失。Allada说：“总的来说，废物清理对于维持大脑健康或预防神经性疾病至关重要。在清醒和睡觉的时候，废物清理功能都会发生，但在深度睡眠时该功能会显著增强。”深度睡眠在果蝇体内起到了清理废物的作用，这说明清理废物是睡眠在进化中保留的核心功能之一，存在于果蝇和人类共同的祖先中。Allada说：“这项研究让我们更接近于理解睡眠的奥秘。所有动物，尤其是野生动物，在睡眠时都非常脆弱。但越来越多的研究表明，睡眠的好处，包括清除关键废物的功能，已经超过了在睡眠过程中增加的脆弱性。https://advances.sciencemag.org/content/7/4/eabc2999
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