一天睡1万次，每次睡4秒钟！【Science封面研究】发现它的终极打盹秘诀

iNature · 公众号 · · 2024-07-07 00:00

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微睡眠是指由于闭上眼睛和睡眠相关的大脑活动而导致的几秒钟的清醒中断，在开车时很危险，而且时间太短，无法提供睡眠的恢复功能。 如果微睡眠确实实现了睡眠功能，那么面对持续需要警惕的动物可能会采取这种睡眠策略。

近期，法国里昂神经科学研究中心P.-A. Libourel及韩国极地研究所W. Y. Lee共同通讯在 Science 在线发表题为“ Nesting chinstrap penguins accrue large quantities of sleep through seconds-long microsleeps ”的研究论文（该文章被选为封面）， 该研究发现筑巢的帽带企鹅通过几秒钟的微睡眠积累了大量的睡眠。

该研究检测了野生帽带企鹅的脑电图睡眠定义，在海上和在南极洲筑巢时，不断暴露于蛋捕食者和其他企鹅的攻击。企鹅每天打盹超过10,000次，参与双脑和单脑慢波睡眠，平均持续时间仅为4秒，但每个半球累积的睡眠时间超过11小时。 鉴于这些企鹅能够成功繁育的事实，睡眠的益处可渐进性地递增累加，而这些刹那性睡眠至少可以部分实现较长睡眠所带来的裨益。

动物在清醒状态下适应环境的能力取决于睡眠，这种脱离环境的状态被认为对大脑具有恢复功能。 随着清醒时间的增加，自稳态调节的入睡压力也会增加。在24/7社会中，睡眠不足很常见，会导致打盹，闭眼导致清醒状态中断几秒钟。 与睡眠相关的脑电图(EEG)活动和与觉醒有关的大脑网络失活。 这种微睡眠可能是不适应的，尤其是在驾驶机动车时打瞌睡。即使微睡眠不构成威胁，也不清楚它们是否足够长，足以提供睡眠的任何好处。 如果微睡眠不仅仅是启动睡眠和完成睡眠功能的失败尝试，那么，在需要时刻保持警惕的生态环境下，依赖微睡眠可能是一种适应性策略。

该研究登上本期 Science 杂志封面

环境意识的降低定义了睡眠，使动物容易被捕食。 虽然动物们可以通过集体睡觉来降低这种风险，但对于那些在中心远离接近的捕食者的动物来说，好处是最大的。事实上，野鸭(Anas platyrhynchos)在被其他鸟类安全包围时，会从闭着双眼和两个大脑半球(双半球慢波睡眠(BSWS))的睡眠状态转变为单半球睡眠，睁着一只眼睛，对侧半球醒着，当暴露在群体的边缘时。由于在边缘睡觉是有风险的，而且会导致低质量的单半球慢波睡眠(USWS)，鸟类可能会竞争获得和捍卫群体中的中心位置，尤其是在筑巢时。然而，在企鹅等群体鸟类中，来自邻居的种内攻击和穿过群体的鸟类的干扰可能会对睡眠产生负面影响。考虑到来自外部的威胁和蜂群内的喧嚣，目前还不清楚在蜂群中心筑巢是否能带来更好的睡眠数量和质量。

三个总结图显示了一只企鹅在10天内测量的所有变量（图源自 Science ）

该研究调查了南极帽带企鹅( Pygoscelis antarcticus )的睡眠情况，这些企鹅筑巢在一个暴露于掠食性鸟类棕色贼鸥( Stercorarius antarcticus )的种群中。在孵化期间，贼鸥主要在种群边界捕食企鹅蛋。因此，当企鹅的另一半外出觅食时，父母中的一方必须持续地保护蛋或小企鹅，它们面临着在保护后代的同时需要睡觉的挑战。此外，它们还必须有效地保护自己的巢穴不受企鹅的入侵。

虽然研究人员没有直接测量微睡眠的恢复价值，但帽带企鹅在微睡眠中的巨大投入 ，其特征是潜在的代价高昂的短暂的视觉警惕性缺失(闭眼)，以及它们成功繁殖的能力，尽管以这种高度分散的方式睡眠，这表明微睡眠至少可以实现睡眠的一些恢复功能。每次慢波产生的短暂神经元沉默可能为神经元休息和恢复提供了窗口期，其益处可能与SWS发作的持续时间无关。 因此，这可能会使动物灵活地将睡眠分为短睡眠或长睡眠，这取决于它们对警惕的生态需求。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh0771

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