JN：睡眠“重塑”了海马突触，为第二天学习腾出空间

一项发表在 J Neurosci 的研究提示，（小鼠）睡眠被剥夺后，其海马中的突触变得更强大。这项研究支持一种观点，即睡眠可能常常会削弱学习巩固的效果，从而允许在醒来后进行新的学习。

重构出研究中使用的一些树突棘。该图像引用自 Spano et al., JNeurosci 2019

睡眠被认为是在学习一天后进行突触（连结）强度重新校准的时期，以允许第二天进行新的学习。威斯康星大学麦迪逊分校的 Chiara Cirelli 及其同事研究了海马体中的突触，这是与学习相关的大脑结构，在小鼠睡眠和睡眠剥夺后的两种状态对比中发现该区域突触的变化。

清醒时持续学习可导致突触电位净增，睡眠被认为可以调整平衡整体突触强度，而突触的强度和大小是相关的，因此科学家推测突触在保持清醒时会更大，在睡眠后应该更小。之前， Chiara Cirelli 及其同事使用系列连续切片扫描电子显微术（SBEM）分析了小鼠大脑皮层在睡眠和清醒时，突轴的大小与数量。

海马结构

该研究中，科学家应用 SBEM 测量 CA1放射层的轴突-树突棘接头（axon-spine interface，ASI）——突触前和突触后的接触面积，以及CA1放射层中的突触密度。实验对比了不同状态的小鼠，分为睡眠 6-8 小时、夜间自发苏醒或白天通过强制唤醒的小鼠。在每只动物中测量 ≥ 425个ASI，并且在约100个突触/小鼠中计算突触小泡。

统计分析三种状态（W 为夜间自发苏醒，S 为睡眠 6-8 小时，EW 为白天通过强制唤醒）的突轴囊泡数量及获得的囊泡比例。EW囊泡数量最大，但易获得囊泡比例（近囊泡数量与囊泡总数之间的比率）较少。

相对于有6-8小时睡眠的小鼠，夜间自发苏醒的小鼠 ASI 大小向更高的值移动，并且在白天通过强制唤醒的小鼠中更多。而且白天强制唤醒的小鼠突轴密度也相对增加。ASI 大小与突触前囊泡数量相关，但白天强制唤醒的小鼠中获得的囊泡比例减少，表明突触前疲劳。

与之前在皮质中的研究一致，研究人员观察到，与睡眠后的小鼠相比，保持清醒6~7个小时的小鼠其海马体的突触更大，提示其「更强」。

此外，研究人员发现，与那些自己保持清醒的老鼠相比，当迫保持清醒并与新的刺激物相互作用时，突触信号是最强的。这与海马体在学习中起重要作用是一致的，并且表明突触变化是与学习发生相同步的，而不仅仅是因为清醒。

参考资料：

Giovanna Maria Spano, Sebastian Weyn Banningh, William Marshall, Luisa de Vivo, Michele Bellesi, Sophia S Loschky, Giulio Tononi, Chiara Cirelli. Sleep deprivation by exposure to novel objects increases synapse density and axon-spine interface in the hippocampal CA1 region of adolescent mice. The Journal of Neuroscience, 2019; 0380-19 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0380-19.2019

作者信息

 

作者：Ben（brainnews创作团队）

校审：Simon（brainnews编辑部）

题图：medicalnewstoday.com

前 文 阅 读

 

---