近日，美国威斯康星大学研究人员发表在英国《自然·神经科学》期刊上的一篇论文表明，大脑无需睡眠也能进行生物性自我修复，颠覆了人类对“休息”的认知。长久以来，学界普遍认为睡眠本质上是一种“还债”。我们清醒的每一小时都会在大脑内堆积代谢废物，只有夜间睡眠才能偿还这些“债务”。然而，威斯康星大学的研究对该理论提出质疑：即使动物保持清醒状态，通过刺激特定脑区，大脑也能实现类似睡眠的修复作用。
较普遍的睡眠修复理论是“突触稳态假说”：清醒状态下，神经元之间的连接会持续强化。我们学习、处理信息、作出反应，每一次刺激都会在神经网络中留下微小的分子印记。到了晚上，神经网络饱和、信号过度激活，其效率开始下降。非快速眼动睡眠正是大脑的“清理”时段：突触被选择性削弱，释放局部睡眠压力，让神经回路重置，为次日的学习工作做好准备。一旦缺少这一重置过程，认知能力会大幅衰退，这也是睡眠不足会损伤记忆、削弱学习能力的根本原因。此前，人们一直认为这种重置必须让整个大脑（至少大脑核心区域）进入深度睡眠的慢波同步振荡状态。
但威斯康星大学的研究人员利用小鼠实验推翻了这一固有认知。研究人员事先对小鼠神经元进行基因改造，使其表达一种名为视蛋白的光敏蛋白；随后将微型光纤植入小鼠大脑皮层。研究人员在实验中采用光遗传学技术，通过光脉冲调控特定神经元的活动。研究人员在睡眠剥夺小鼠的感觉运动皮层中，人为诱导出0.5至1赫兹的神经元放电模式，该低频节律与自然睡眠中非快速眼动慢波的频率相同，而小鼠大脑其余区域保持活跃，全程处于清醒状态。结果显示，干预区域内的局部睡眠压力分子标记物显著下降。
这项研究的重点在于研究睡眠机制，证明仅在局部神经回路建立非快速眼动睡眠节律，就足以缓解该区域的睡眠压力并恢复神经功能。这并非启示我们从此可以不用睡觉，而是更新了人们对睡眠的认知：神经休息并非一个不可分割的系统性状态，而是一个可以分区域进行的生理过程。睡眠的修复效果不在于关闭整个大脑，而是在正确的位置复刻正确的神经振荡节律。行为学测试进一步印证了该结论。接受干预的小鼠仅在依赖受刺激神经回路的触觉任务中恢复表现，其余由未干预脑区负责的认知任务，能力并未改善。也就是说，视觉皮层可以处于“休息状态”，而运动皮层同步保持高强度运转。
科研团队接下来将重点探究：在日常不同认知需求下，不同皮层区域是否会独立累积各自的睡眠压力。若该猜想成立，那么睡眠的生物学机制将比以往任何模型所揭示的都更加模块化，也更值得深入挖掘。
