科學家們在探索睡眠期間大腦的神秘機制時，圍繞其化學成分在整個夜晚的變化有了一個迷人的發現。這項研究的中心是一種叫做去甲腎上腺素的壓力荷爾蒙的水平，這種荷爾蒙的波動很大，在我們不知不覺中喚醒了我們的大腦，並可能對我們保留記憶的方式產生影響。
“你可能認為睡眠是一種持續的狀態，你處於這種狀態，然後你就會醒來。但睡眠的意義遠不止於此，”哥本哈根大學的Celia Kjærby副教授解釋說。“我們已經了解到，去甲腎上腺素導致你每晚醒來超過100次。而這是在完全正常的睡眠期間。”
Kjærby和她的同事通過對小鼠的實驗取得了這一發現。連接到LED和基因工程光受體的光纖被插入到嚙齒動物的大腦中，這使得在它們睡覺時可以追蹤去甲腎上腺素的水平。這種神經遞質與壓力、腎上腺素和我們的專註能力有關。以前的研究已經將去甲腎上腺素系統與基於呼吸的冥想和認知功能之間的關係聯繫起來，並提出了在下一代多動症治療中利用它的前景。
先前的研究還表明，去甲腎上腺素在睡眠期間是不活躍的。但通過監測睡眠中的小鼠的水平，科學家們發現情況遠非如此。而且，由於該研究側重於所有哺乳動物共享的相同生物機制，科學家們說，這些觀察結果“很有可能”轉化為人類。
人們看到去甲腎上腺素的水平在睡眠期間一波一波地增加和減少。科學家們觀察到去甲腎上腺素水平和清醒程度之間有明顯的關係，清醒程度在整個晚上不斷變化。低水平與睡眠狀態相對應，而當水平達到峰值時，大腦會短暫蘇醒。
該研究的第二作者Mie Andersen說：“從神經學上講，你確實醒了，因為在這些非常短暫的時刻，你的大腦活動與你醒着的時候一樣。但這一時刻是如此短暫，以至於睡眠者不會注意到。”
在進一步的實驗中，科學家們使用植入物來實際操縱去甲腎上腺素波的振幅。在這樣做的過程中，他們能夠表明，去甲腎上腺素深谷數量最多的老鼠在記憶測試中表現最好。這些測試包括讓小鼠嗅聞物體，進入睡眠狀態，然後回到它們身邊，看看它們記住了什麼。
Kjærby說：“這些小鼠形成了‘超級記憶’。它們在記憶前一天學到的東西時遇到的困難較少。當然，這表明去甲腎上腺素的活力加強了影響我們記憶的睡眠過程。”
一些抗抑鬱葯實際上會增加去甲腎上腺素的水平，科學家指出，鑒於這些新發現，這可能會影響我們的記憶。這表明開發替代藥物可能是治療抑鬱症的一條更健康的道路。更廣泛地說，這項研究為睡眠對記憶的好處提供了重要的新線索。
領導這項研究的Maiken Nedergaard說：“我們已經找到了睡眠的本質，它使我們在醒來時得到休息，並使我們能夠記住我們前一天學到的東西。我們已經發現，睡眠的提神部分是由去甲腎上腺素波驅動的。非常短的覺醒是由去甲腎上腺素波產生的，這對記憶也非常重要。你可以說短暫的覺醒重置了大腦，這樣當你重新進入睡眠時，它就準備好存儲記憶了。”
這項研究發表在《自然-神經科學》雜誌上。