編者按
本文由【時光派研究院】編譯自Longevity Technology對Lior Appelbaum教授的報道。
世人皆知睡覺重要，但是否有人想過我們到底為什麼要睡覺？以色列巴伊蘭大學的Lior Appelbaum教授在睡眠研究方面頗有建樹，參與發表相關論文近百篇。本文中，Appelbaum教授将回答睡眠如何影響單個神經元中的DNA修複，睡眠不足和神經退行性疾病有何關聯，并指出從動物模型中得出的最佳睡眠時長。讀完本文，或許會對開頭的提問有新的認識。
原文連結：
https://www.longevity.technology/
does-dna-repair-explain-the-link-between-sleep-and-longevity/
睡覺，人之生存根本，萬物共享之習性。飛禽走獸魚蟲，隻要體内有神經系統就都少不了睡眠的調劑。如果仔細探究，睡覺實質上有悖常理，不利于生存和進化。因為動物一旦睡着，就更有可能羊入虎口，成為捕獵者的盤中餐。既然如此，我們究竟為何要睡覺？
以全新視角了解睡眠
大多數人都認同，睡覺是為了造福大腦或神經系統，睡眠期間的“腦狀态”表現為神經元網絡之間的互相作用。睡覺對于學習和記憶的重要性也是老生常談，睡眠不足會導緻表現不佳、成績變差。
然而Appelbaum教授和他的團隊則認為最直接受益于睡眠的是單個神經元，這樣才能解釋為何水母、蠕蟲之類神經網絡非常簡單的生物也睡覺。單個神經元之間彼此連接配接成為網絡，整個神經元網絡也就是以獲得裨益。
“水母又不需要鞏固記憶、參加考試，那它們為什麼要睡覺？這就是我們研究的起點”， Appelbaum教授說。
帶着這個問題，Appelbaum團隊開始尋找合适的動物模型。對活體哺乳動物的單個神經元進行研究頗具挑戰，因為大腦之外有顱骨保護，要想接觸到腦體就已經很複雜。最終，研究人員標明了斑馬魚作為研究對象。這種脊椎動物胚胎透明、體外發育，易于觀察；其大腦相對簡單，而結構與功能又與人腦一緻，是以是研究單個神經元實時變化的不二之選。
圖注：實驗環境下的斑馬魚
圖源：牛津大學Sarah De Val博士
睡眠促進神經元内DNA修複
借助多種工具，科學家成功做到了無創觀察活體動物中的單個細胞。應用這種技術，研究人員在觀察斑馬魚單個神經元的活動時得到了突破性的進展。實驗結果如下：
發現1：
神經元中的DNA損傷在斑馬魚清醒時增多，睡眠時減少
生物體的各種細胞中每時每刻都在發生DNA損傷，對應的修複機制也不少。神經元内DNA損傷的特殊之處在于，生物體清醒的時候，修複速度＜損傷速度，是以損傷會不斷增加，隻有在睡着的時候，修複過程才能占上風。
睡眠剝奪會加劇神經元中的DNA損傷，唯一的解決辦法就是回歸正正常律的睡眠模式。值得注意的是，隻有在神經元中睡眠與修複才密不可分。那麼神經元又有何特别之處？
神經元是一種非分裂細胞，傳統神經學觀點認為，成年人大腦中的神經元難以再生，是以需要且用且珍惜。但近年來，多項實驗提出了神經元可再生的依據。Appelbaum教授認為，這或許可以解釋我們為何進化出了睡覺的習慣，“睡覺制造了一段大腦關機的時間，讓神經元能有機會進行檢修和維護，并且這些工作似乎還被強制限定在關機期間完成。”
發現2：
PARP1基因是一種“睡眠開關”
PARP1能夠感覺并标記神經元中DNA的損傷，當DNA損傷增多時，PARP1也會變多，并提示大腦到點該睡覺了。在實驗中，當研究人員控制PARP1過表達時，斑馬魚就會進入睡眠狀态；而當他們調低PARP1表達時，斑馬魚就會因為缺乏提示而保持清醒。
睡眠與神經退行性疾病
通過斑馬魚得出的實驗資料對人類壽命又有什麼啟發？
不少研究指出，長期的睡眠剝奪和睡眠障礙*會加劇DNA損傷，增加罹患神經退行性疾病的風險（ 譯者注：睡眠剝奪指的是人為地減少每天應有的睡眠時間。睡眠剝奪分為急性和慢性兩種，急性完全性睡眠剝奪是指在24小時到48小時内完全不睡覺；慢性不完全性睡眠剝奪，則是應有的睡眠時間減少）。近年的研究也發現阿爾茲海默症、帕金森綜合征和肌萎縮性脊髓側索硬化症（ASL）等都與睡眠障礙相關。
“如果你睡的不好，神經元内的DNA損傷就會增加”，Appelbaum教授解釋道，“如果長期睡眠狀況都很糟糕，損傷持續加劇很可能會導緻細胞死亡，最終帶來各類神經退行性疾病。”
“我們的實驗證明了慢性睡眠剝奪和與DNA損傷存在相關性，而DNA損傷是衰老标志之一，換句話來說，不好好睡覺與加速衰老息息相關。” 不過Appelbaum教授也承認，“此實驗畢竟是以斑馬魚為對象，對于人體，暫時還很難去調控DNA損傷以觀察其對睡眠的影響。”
睡多久才足以修複DNA呢？
多年來，關于最佳睡眠時長衆說紛纭。雖然Appelbaum教授不能對人類的最佳睡眠時長給出答案，他對于斑馬魚應該睡多久很有把握。
斑馬魚對光線非常敏感，是以通過調節亮度就能控制它們清醒或睡着。在實驗中，Appelbaum團隊發現，如果讓斑馬魚隻睡2到4小時，DNA損傷的水準就會很高。但睡滿6小時後，DNA損傷就會恢複到正常水準。是以對于斑馬魚而言，6小時是能滿足DNA修複的最佳睡眠時長。并且，睡眠時長并非多多益善，實驗中，8至10個小時的睡眠并沒有讓DNA的修複效果進一步提升。
睡眠研究的未來方向
仍有許多問題留待Appelbaum教授和他的團隊繼續探索。例如，大腦如何得知某一特定神經元中的DNA需要修複？并非每一個神經元細胞都與睡眠直接挂鈎，是以Appelbaum教授猜測，細胞損傷存在一定門檻值，當足夠多的神經元累積損傷達到這一門檻值時，大腦就會收到信号進入睡眠，為修複工作創造條件。
另一個問題有關我們睡着時仍然活躍的神經元，例如那些控制做夢的神經元，它們又在何時休息？“也許我們清醒時，這類神經元就在休息”，Appelbaum教授說，“下一步我們會在其他脊椎動物中複制斑馬魚實驗，并将剛才提到的問題納入到接下來的研究中。我們也會嘗試與醫院合作進行人體實驗，探究實驗結果是否也能應用到人類身上。”
雖然Appelbaum教授的研究暫時隻針對小小斑馬魚，但我們已然知曉，在睡覺這件事上，萬物玄同且獲益匪淺。一夜安眠換得DNA自動修複，躺着就可以邁向長壽，何樂而不為？
—— TIMEPIE ——
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