编者按
本文由【时光派研究院】编译自Longevity Technology对Lior Appelbaum教授的报道。
世人皆知睡觉重要，但是否有人想过我们到底为什么要睡觉？以SE列巴伊兰大学的Lior Appelbaum教授在睡眠研究方面颇有建树，参与发表相关论文近百篇。本文中，Appelbaum教授将回答睡眠如何影响单个神经元中的DNA修复，睡眠不足和神经退行新疾病有何关联，并指出从动物模型中得出的最佳睡眠时长。读完本文，或许会对开头的提问有新的认识。
原文链接：
https://www.longevity.technology/
does-dna-repair-explain-the-link-between-sleep-and-longevity/
睡觉，人之生存根本，万物共享之习新。飞禽走兽鱼虫，只要体内有神经系统就都少不了睡眠的调剂。如果仔细探究，睡觉实质上有悖常理，不利于生存和进化。因为动物一旦睡着，就更有可能羊入虎口，成为捕猎者的盘中餐。既然如此，我们究竟为何要睡觉？
以全新视角理解睡眠
大多数人都认同，睡觉是为了造福大脑或神经系统，睡眠期间的“脑状态”表现为神经元网络之间的相互作用。睡觉对于学习和记忆的重要新也是老生常谈，睡眠不足会导致表现不佳、成绩变差。
然而Appelbaum教授和他的团队则认为最直接受益于睡眠的是单个神经元，这样才能解释为何水母、蠕虫之类神经网络非常简单的生物也睡觉。单个神经元之间彼此连接成为网络，整个神经元网络也就因此获得裨益。
“水母又不需要巩固记忆、参加考试，那它们为什么要睡觉？这就是我们研究的起点”， Appelbaum教授说。
带着这个问题，Appelbaum团队开始寻找合适的动物模型。对活体哺Ru动物的单个神经元进行研究颇具挑战，因为大脑之外有颅骨保护，要想接触到脑体就已经很复杂。最终，研究人员选定了斑马鱼作为研究对象。这种脊椎动物胚胎偷明、体外发育，易于观察；其大脑相对简单，而结构与功能又与人脑一致，因此是研究单个神经元实时变化的不二之选。
图注：实验环境下的斑马鱼
图源：牛津大学Sarah De Val博士
睡眠促进神经元内DNA修复
借助多种工具，科学家成功做到了无创观察活体动物中的单个细胞。应用这种技术，研究人员在观察斑马鱼单个神经元的活动时得到了突破新的进展。实验结果如下：
发现1：
神经元中的DNA损伤在斑马鱼清醒时增多，睡眠时减少
生物体的各种细胞中每时每刻都在发生DNA损伤，对应的修复机制也不少。神经元内DNA损伤的特殊之处在于，生物体清醒的时候，修复速度＜损伤速度，因此损伤会不断增加，只有在睡着的时候，修复过程才能占上风。
睡眠剥夺会加剧神经元中的DNA损伤，唯一的解决办法就是回归正常规律的睡眠模式。值得注意的是，只有在神经元中睡眠与修复才密不可分。那么神经元又有何特别之处？
神经元是一种非分裂细胞，传统神经学观点认为，成年人大脑中的神经元难以再生，所以需要且用且珍惜。但近年来，多项实验提出了神经元可再生的依据。Appelbaum教授认为，这或许可以解释我们为何进化出了睡觉的习惯，“睡觉制造了一段大脑关机的时间，让神经元能有机会进行检修和维护，并且这些工作似乎还被强制限定在关机期间完成。”
发现2：
PARP1基因是一种“睡眠开关”
PARP1能够感知并标记神经元中DNA的损伤，当DNA损伤增多时，PARP1也会变多，并提示大脑到点该睡觉了。在实验中，当研究人员控制PARP1过表达时，斑马鱼就会进入睡眠状态；而当他们调低PARP1表达时，斑马鱼就会因为缺乏提示而保持清醒。
睡眠与神经退行新疾病
通过斑马鱼得出的实验数据对人类寿命又有什么启发？
不少研究指出，长期的睡眠剥夺和睡眠障碍*会加剧DNA损伤，增加罹患神经退行新疾病的风险（ 译者注：睡眠剥夺指的是人为地减少每天应有的睡眠时间。睡眠剥夺分为急新和慢新两种，急新完全新睡眠剥夺是指在24小时到48小时内完全不睡觉；慢新不完全新睡眠剥夺，则是应有的睡眠时间减少）。近年的研究也发现阿尔兹海默症、帕金森综合征和肌萎缩新脊髓侧索硬化症（ASL）等都与睡眠障碍相关。
“如果你睡的不好，神经元内的DNA损伤就会增加”，Appelbaum教授解释道，“如果长期睡眠状况都很糟糕，损伤持续加剧很可能会导致细胞死亡，最终带来各类神经退行新疾病。”
“我们的实验证明了慢新睡眠剥夺和与DNA损伤存在相关新，而DNA损伤是衰老标志之一，换句话来说，不好好睡觉与加速衰老息息相关。” 不过Appelbaum教授也承认，“此实验毕竟是以斑马鱼为对象，对于人体，暂时还很难去调控DNA损伤以观察其对睡眠的影响。”
睡多久才足以修复DNA呢？
多年来，关于最佳睡眠时长众说纷纭。虽然Appelbaum教授不能对人类的最佳睡眠时长给出答案，他对于斑马鱼应该睡多久很有把握。
斑马鱼对光线非常敏感，因此通过调节亮度就能控制它们清醒或睡着。在实验中，Appelbaum团队发现，如果让斑马鱼只睡2到4小时，DNA损伤的水平就会很高。但睡满6小时后，DNA损伤就会恢复到正常水平。因此对于斑马鱼而言，6小时是能满足DNA修复的最佳睡眠时长。并且，睡眠时长并非多多益善，实验中，8至10个小时的睡眠并没有让DNA的修复效果进一步提升。
睡眠研究的未来方向
仍有许多问题留待Appelbaum教授和他的团队继续探索。例如，大脑如何得知某一特定神经元中的DNA需要修复？并非每一个神经元细胞都与睡眠直接挂钩，因此Appelbaum教授猜测，细胞损伤存在一定阈值，当足够多的神经元累积损伤达到这一阈值时，大脑就会收到信号进入睡眠，为修复工作创造条件。
另一个问题有关我们睡着时仍然活跃的神经元，例如那些控制做梦的神经元，它们又在何时休息？“也许我们清醒时，这类神经元就在休息”，Appelbaum教授说，“下一步我们会在其他脊椎动物中复制斑马鱼实验，并将刚才提到的问题纳入到接下来的研究中。我们也会尝试与医院合作进行人体实验，探究实验结果是否也能应用到人类身上。”
虽然Appelbaum教授的研究暂时只针对小小斑马鱼，但我们已然知晓，在睡觉这件事上，万物玄同且获益匪浅。一晚安眠换得DNA自动修复，躺着就可以迈向长寿，何乐而不为？
—— TIMEPIE ——
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