睡眠是一個(gè)極其規(guī)律的過程，當(dāng)我們推遲了入睡時(shí)間，“某種物質(zhì)”就開始在大腦內(nèi)累積，形成所謂“睡眠壓力”。正是它誘迫我們投入睡神的懷抱，以補(bǔ)足錯(cuò)過的休息時(shí)間。這種因睡眠剝奪而引起的生理反應(yīng)，科學(xué)家們稱其“睡眠平衡”。不過，雖然他們了解其后果，但對其生理機(jī)制卻尚未摸透。

最主要的睡眠調(diào)節(jié)器

1856年，德國醫(yī)生魯?shù)婪虬l(fā)現(xiàn)一些細(xì)胞，這些黏糊糊的細(xì)胞聚作一團(tuán)，于是將它們統(tǒng)稱為“膠質(zhì)細(xì)胞”，而這個(gè)詞的本義就是“膠水”。從那以后，人們普遍認(rèn)為，膠質(zhì)細(xì)胞只不過是一些原始的細(xì)胞，其作用僅限于在神經(jīng)元(早于膠質(zhì)細(xì)胞21年，即在1835年被發(fā)現(xiàn))之間充當(dāng)隔離，填滿它們在大腦中所留下的空隙，并為它們提供營養(yǎng)和消極的保護(hù)。

歷史的謬誤并未就此打住。自上世紀(jì)50年代以來，大腦活動(dòng)的記錄技術(shù)便是以“電流”在神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)中的傳播為基礎(chǔ)的。這導(dǎo)致神經(jīng)學(xué)家們提出了這樣一個(gè)假設(shè)：如果星形膠質(zhì)細(xì)胞之間也有聯(lián)絡(luò)，那也應(yīng)該是以類似于神經(jīng)元間聯(lián)絡(luò)的模式進(jìn)行的。然而這種設(shè)想大錯(cuò)特錯(cuò)!因?yàn)樾切文z質(zhì)細(xì)胞之間基本上不發(fā)送電信號，而是通過化學(xué)方式進(jìn)行交流的。

神經(jīng)元并不是人類思維活動(dòng)的唯一主宰。這一點(diǎn)已足以改寫所有的生物學(xué)教材了!最近的一項(xiàng)研究卻帶來了出人意料的發(fā)現(xiàn)：這一現(xiàn)象的本質(zhì)并不像一些睡眠專家認(rèn)為的那樣，要從神經(jīng)元中去探尋，因?yàn)檎嬲闹鹘鞘橇硪环N一直被忽視的細(xì)胞——星形膠質(zhì)細(xì)胞。形如其名的星形膠質(zhì)細(xì)胞是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞大家族中的一員，單是它們一族就占去了大腦50％的容積。長久以來，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞一直被定義為不起眼的“黏合膠”，只是起著被動(dòng)維護(hù)和滋養(yǎng)神經(jīng)元的作用。直至最近，它們才成魚翻身，成為研究人員矚目的對象?，F(xiàn)在，人們發(fā)現(xiàn)星形的質(zhì)細(xì)胞可能具備解讀及傳遞信息的能力，并在大腦中形成了一個(gè)名副其實(shí)的通訊網(wǎng)絡(luò)，平行于神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)而存在。

少睡一點(diǎn)的秘密

目前，世界各國紛紛建立實(shí)驗(yàn)室，專門研究這類細(xì)胞尚不為人知的神奇功能，并陸續(xù)取得了一些成果。其中，賓夕法尼亞大學(xué)的研究小組得出的結(jié)論令人始料未及：星形膠質(zhì)細(xì)胞才是睡眠最主要的調(diào)節(jié)器，而神經(jīng)元不過是聽命行事罷了!

賓夕法尼亞研究小組起初想要弄清的是，如果星形膠質(zhì)細(xì)胞的運(yùn)行受到干擾會產(chǎn)生怎樣的結(jié)果，睡眠回路是否會因此而被改變。拿人腦做實(shí)驗(yàn)顯然是不現(xiàn)實(shí)的，于是研究小組對小鼠進(jìn)行了一番基因改造。難點(diǎn)在于僅僅干擾星形膠質(zhì)細(xì)胞而不觸及神經(jīng)元。研究小組巧妙地做到了這一點(diǎn)，在基因誘導(dǎo)小鼠身上，星形膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)膠質(zhì)傳遞被阻斷。正常情況下，星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放的多種膠質(zhì)遞質(zhì)能作用于神經(jīng)元表面的感受器，完成對神經(jīng)元活動(dòng)的調(diào)控。但在這些轉(zhuǎn)基因小鼠身上，這個(gè)進(jìn)程被阻止了。

賓夕法尼亞研究小組研究了這些小鼠入睡直至睡醒的整個(gè)過程，以及它們睡眠時(shí)的大腦活動(dòng)。結(jié)果表明，它們?nèi)胨耆珱]有問題，而且也只比正常小鼠少睡一點(diǎn)點(diǎn)而已。果真就沒有任何特殊之處了嗎?非也!它們被剝奪睡眠后，完全不需要補(bǔ)償，也就不會睡得更沉。難道它們突然掌握了“少睡多醒”的秘方?這可是無數(shù)人夢寐以求的。

缺乏睡眠通常會對神經(jīng)電活動(dòng)產(chǎn)生影響，這可以通過腦電圖測出。頭部電極監(jiān)測顯示，此種情況下，慢波睡眠期(起恢復(fù)作用的睡眠階段)的腦電波幅度大于一般情況，說明睡眠更為深沉。然而在轉(zhuǎn)基因小鼠身上，腦電信號強(qiáng)度竟然保持不變!它們?nèi)耘f處于正常的睡眠狀態(tài)。毫無疑問，當(dāng)星形膠質(zhì)細(xì)胞的運(yùn)行受到干擾時(shí)，其睡眠調(diào)節(jié)作用便出現(xiàn)了異常。打個(gè)比方，就好像神經(jīng)元再也收不到“電池電量低，強(qiáng)烈建議充電”的提示信息一樣!

那么，星形膠質(zhì)細(xì)胞到底是如何指示神經(jīng)元“現(xiàn)在該去睡覺”的呢?關(guān)于這一點(diǎn)，有一個(gè)比較可靠的假設(shè)：星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠用化學(xué)手段“催眠”神經(jīng)元。由此推論，在轉(zhuǎn)基因小鼠身上，膠質(zhì)傳遞的阻斷減少了特殊分子ATP(三磷酸腺苷)的釋放。正常情況下，被釋放到細(xì)胞間隙的ATP會轉(zhuǎn)變成腺苷，這是一種人們熟知的催眠物質(zhì)。

利于大腦睡眠代謝

研究小組懷疑腺苷參與睡眠的啟動(dòng)與維持已有大約30多年了。很早就猜測它們是瞌睡分子。要知道，阻止神經(jīng)元活動(dòng)是腺苷的專長。白天，大腦中腺苷的濃度逐漸升高，直至使神經(jīng)元困倦，誘發(fā)睡眠。夜間，其濃度則逐步降低，導(dǎo)致最后覺醒。另一種認(rèn)為，腺苷與睡眠壓力直接相關(guān)，其濃度越高，瞌睡感就越強(qiáng)烈。而我們用來對付困倦的咖啡因正好能抵償這一作用。它們“占領(lǐng)”腺苷感受器，阻止了腺苷的活動(dòng)。這么一來，神經(jīng)元得以繼續(xù)保持興奮，我們就不感到怎么困了。

不過，長期以來我們并不了解這些腺苷的來源。生物學(xué)家傾向于認(rèn)為是神經(jīng)元，因?yàn)槲覀冎郎窠?jīng)元在活躍時(shí)釋放ATP。這一假設(shè)與神經(jīng)元晝夜活動(dòng)強(qiáng)度同ATP合成及腺苷濃度之間的對應(yīng)關(guān)系也比較相符。

但是，研究小組的發(fā)現(xiàn)，恰恰撼動(dòng)了這個(gè)流于簡單化的假設(shè)。這項(xiàng)研究首次揭示，調(diào)控睡眠的腺苷確實(shí)由星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，而不是神經(jīng)元。神經(jīng)元在整個(gè)過程中肯定起到一些作用，但較為次要。這回似乎終于輪到星形膠質(zhì)細(xì)胞唱主角了。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過抑制其周圍神經(jīng)元的活動(dòng)調(diào)控睡眠律，所以在某種意義上，可以說是它們讓神經(jīng)元入睡。

當(dāng)然，還有很多要點(diǎn)有待澄清。星形膠質(zhì)細(xì)胞為何會在一定時(shí)候釋放ATP?它們是否回應(yīng)神經(jīng)元發(fā)出的信號?如果是，那么是哪些信號?賓夕法尼亞研究小組的發(fā)現(xiàn)似乎開辟了一片嶄新的科研天地。而且科研新天地之外，還有一片治療新天地。或許可以開發(fā)出一類用于對付失眠及其他睡眠問題的新藥，專門針對星形膠質(zhì)細(xì)胞。當(dāng)前針對神經(jīng)元的藥物所產(chǎn)生的那些副作用將得到規(guī)避。話雖如此，要針對大腦中某特殊細(xì)胞群體制造專門的藥物，這可是非常困難的一件事。

雖然問題當(dāng)前，但這一研究方向還是十分被看好，因?yàn)橹赋鲂切文z質(zhì)細(xì)胞在睡眠中起到關(guān)鍵作用的不止賓夕法尼亞研究小組。瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究小組則提出了另一套星形膠質(zhì)細(xì)胞調(diào)控神經(jīng)睡眠的機(jī)制。他們認(rèn)為，星形膠質(zhì)細(xì)胞不光釋放分子催眠劑腺苷，而且還會切斷神經(jīng)元的能源補(bǔ)給!的確，我們早就知道神經(jīng)元運(yùn)作所需的能量要靠星形膠質(zhì)細(xì)胞從血液中吸收葡萄糖提供。神經(jīng)元之所以休息，星形膠質(zhì)細(xì)胞停止能量供應(yīng)是首要條件。覺醒狀態(tài)下，大腦中分泌的某些物質(zhì)(包括腺苷)，會刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞中某一與葡萄糖儲藏有關(guān)的基因的表達(dá)，使其趨向于將能量貯存起來而非供應(yīng)給神經(jīng)元。能量減弱的神經(jīng)元活躍度漸漸下降，直到睡眠降臨。科學(xué)家似乎終于找到了瞌睡的“調(diào)節(jié)器”。下回你在熬夜的第二天打哈欠時(shí)，就知道腦袋里是誰在搞小動(dòng)作了。

未來新藥開發(fā)

美國哥倫比亞太學(xué)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究小組發(fā)現(xiàn)，某些以前機(jī)制不明的疾病現(xiàn)在被確證在很大程度上受到了星形膠質(zhì)細(xì)胞良性或惡性的影響……這便給人們帶來了巨大的希望。星形膠質(zhì)細(xì)胞的新發(fā)現(xiàn)已經(jīng)沸騰了整個(gè)醫(yī)學(xué)界。事實(shí)上，這些驚人的大腦星形細(xì)胞與神經(jīng)元的命運(yùn)是如此密切相關(guān)，對它們的研究，改變了醫(yī)學(xué)與阿爾茨海默病(老年癡呆)、癲癇及腦血管意外之間的力量對比。在不到兩年的時(shí)間內(nèi)，人們進(jìn)行了足以為未來醫(yī)學(xué)奠定基礎(chǔ)的三項(xiàng)研究。還有比這更美妙的事嗎?

研究工作很快地吸引了人們的注意。在研究報(bào)告發(fā)表后的數(shù)月中，世界最大的幾家制藥公司就與研究小組進(jìn)行了聯(lián)系。其中，美國禮來公司迫不及待地與該研究團(tuán)隊(duì)的所有成員簽訂了獨(dú)家合同。

在正常情況下，我們大腦中數(shù)十億個(gè)興奮性和抑制性神經(jīng)元之間保持著平衡。這種平衡主要是靠星形膠質(zhì)細(xì)胞之間的通訊維持的。然而，一旦這種平衡被打破，就會造成癲癇發(fā)作——也就是所有的神經(jīng)元同時(shí)釋放出電流。怎么會發(fā)生這種情況呢?這是因?yàn)橐环N興奮性神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸大量涌入神經(jīng)突觸，對神經(jīng)元們形成了極度的刺激。而星形膠質(zhì)細(xì)胞最近被發(fā)現(xiàn)的一項(xiàng)作用就是吸收和循環(huán)突觸中過量的神經(jīng)遞質(zhì)，包括谷氨酸。這一發(fā)現(xiàn)為病人們帶來了無限的希望。激動(dòng)人心的藥物研究即將啟動(dòng)。在這條戰(zhàn)線上，星形細(xì)胞閃爍著點(diǎn)點(diǎn)星光，照亮了前進(jìn)的道路。