令人惊讶的睡眠发现表明我们一直错过了大脑的微小睡

睡眠在大脑中表现为慢波汹涌以大约每十分之一秒的速度穿过表面——至少我们是这么认为的。

一项针对小鼠的新研究表明，我们忽略了与睡眠相关的大脑活动模式，这些模式反映了单个脑细胞的状态，而不是数百万或数十亿个神经元的集体活动。

更重要的是，在使用单线电极测量这些超局部的亚毫米脑信号时，研究人员发现哺乳动物大脑的某些部分可能正在打瞌睡以进行短暂的午睡，而其他区域则保持清醒。

“作为科学家，我们惊讶地发现，当大脑的其他部分醒着时，我们大脑的不同部分实际上会小睡一会儿。说David Haussler是加州大学圣克鲁斯分校的生物信息学家，也是该研究的资深作者。

大约一个世纪以来，从定量意义上讲，全脑的电活动模式一直被用来定义睡眠和清醒之间的区别。这些脑电波最常使用以下方法检测脑电图（EEG），通过放置在头皮上的电极。

但是，豪斯勒和他的团队质疑我们如何测量睡眠并将其与清醒区分开来——当动物的大脑中显然存在一些交叉时，它们在睡觉时保持警觉，这种技能被称为单半球慢波睡眠.

在 1960 年代，研究人员首先怀疑然后发现如何海豚和其他鲸类动物在保持活跃的同时，可以休息一半的大脑，有时睁开一只眼睛以监视捕食者并与舱内的其他人保持联系。

海豹和鸟类也表现出这种半睡眠、半清醒休息的变化——这是睡眠和生存之间的巧妙权衡。

人类也可以暂时表现出不对称的睡眠模式，这些模式让人想起动物身上看到的睡眠模式，但与动物身上的睡眠模式不同。

2016年，美国布朗大学的研究人员发现，人们睡在陌生地方的第一个晚上，左侧大脑是对异常声音更加警觉比右边。一旦我们习惯了睡眠环境，这种差异就会消退。

“事实证明，人类的大脑被赋予了一种在鸟类和一些哺乳动物中发现的不那么引人注目的单半球睡眠形式，”神经科学家克里斯托夫·科赫（Christof Koch）写在《科学美国人》当这些结果发布时。

如果说老鼠的大脑有什么可参考的，那么人类的觉醒和睡眠状态模糊可能是我们与其他动物共有的神经特征。

豪斯勒和研究小组从九只小鼠那里收集了数周的数据，这些小鼠在大脑的10个不同区域植入了细线电极，并将这些数据输入到一个人工神经网络中，该神经网络学会了区分睡眠和觉醒状态。

记录是从 100 微米（十分之一毫米），该算法可以根据仅持续 10 到 100 毫秒的脑细胞活动中的短暂“闪烁”可靠地识别睡眠-觉醒周期。

这些“超局部”信号表明，动物大脑的一部分打瞌睡，而其他区域则保持活跃和清醒。巧合的是，研究人员注意到，当鼠标可能在一瞬间停止移动时，这种情况就发生了，几乎就像它已经“分区”一样。

“我们可以查看这些神经元放电时的各个时间点，很明显（神经元）正在过渡到不同的状态。解释圣路易斯华盛顿大学的计算生物学家艾登·施奈德（Aiden Schneider）与加州大学圣克鲁斯分校的计算机科学研究生大卫·帕克斯（David Parks）共同领导了这项研究。

“在某些情况下，这些闪烁可能仅限于单个大脑区域的区域，甚至可能比这更小。

该团队认为，如果其他研究小组可以观察到这些“闪烁”，那么他们测量睡眠-觉醒状态的新方法可以揭示我们如何睡眠的新秘密。

“他们（闪烁）打破了你根据一百年的文学所期望的规则，”说来自圣路易斯华盛顿大学的神经科学家Keith Hengen。

该研究已发表在自然神经科学.

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