图片起原：Unsplash+

睡或者不睡，看似不错我方决定，但骨子并不是。

一个健康的东谈主不会一直领路，也无法永远千里睡，咱们的生命就像被强制不停在两者之间。无论咱们设法更联接哪一端，似乎齐离物化近了一些。

除了踯躅在领路和千里睡之间，大部分生命还有一项不得不进行的行径：有氧呼吸和能量代谢。如果你参谋有氧呼吸和寝息之间的干系，一些东谈主会说它们是维系生命的基础行径。但如果你问英国牛津大学神经回路与步履中心（CNCB）的主任格罗·米森伯克（Gero Miesenböck），他会告诉你：有氧代谢是需要寝息的根底原因。

格罗·米森伯克（Gero Miesenböck）图片起原于牛津大学

米森伯克领有十分出彩的科研阅历。早在 23 年前，他的量度团队就最初在光遗传学范围取得碎裂：他们将一组视卵白基因导入了大鼠的神经元，已矣发现用光照耀这些转换后的神经元，不错让它们发出电脉冲。数年后，他和共事又将光敏离子通谈植入果蝇大脑深处，并用光精准刺激其中的两个神经元来独揽果蝇翱游。这些齐裸露了光遗传学透彻更正神经科学量度的后劲。

如今，跟着光遗传学在神经科学范围的庸俗应用，它简直揭示了大脑的总共功能：嗅觉与领路，动机与学习，以及酌量与决议等。从 2012 年运行，米森伯克算作光遗传学的前驱之一，成了各大科学奖项的常客。“光遗传学”也成了诺贝尔奖的热点候选学科，约略夙昔还将为他的阅历再添光线的一笔。而另一边，米森伯克又带着他的始终实际伙伴——果蝇，深入到了寝息量度中。

寝息倒计时

东谈主类有许多寝息习尚，比如到点会犯困，以及平时睡不够就要周末补觉。当今一个被深广收受的理念是，寝息由两个生理学经由独揽，别离是生物钟（也称为日夜节奏）和寝息稳态系统。

东谈主体的主生物钟是下丘脑的视交叉上核，它不错采纳视网膜传来的光信号，让咱们的日夜节奏与周围环境相调和。与此同期，它会进一步合作躯壳器官和组织中的生物时钟，让咱们不错随同日夜节奏调理寝息、日夜代谢和免疫反馈等。

寝息稳态系统主要独揽寝息强度和时刻。比如，你因一周责任严重缺觉，寝息稳态系统就会在周末制造寝息反弹，让你睡更永劫刻，得到足够的休息。在果蝇体内，这个系统中的关节脑区名为背侧扇形骸（dorsal fan‑shaped body，dFB）。一部分科学家觉得，东谈主脑中的腹外侧视前区（VLPO）具有相似的功能。

量度东谈主员之间的另一个共鸣是，东谈主、小鼠等哺乳动物和果蝇在寝息独揽和调度上具有高度保守性。天然乍一看，东谈主和果蝇的寝息环境霄壤之别：一样是每天需要约 8 小时的寝息，东谈主睡觉时需要安全、欢然的环境，而果蝇仅仅在一个方位欢然地静止。

科学家谨防到，dFB 运行喜跃时，果蝇寝息就运行了。这个脑区会向果蝇大脑的其他脑区发送寝息信号，酌量果蝇入睡。6 年前，在一篇发表于《天然》（Nature）的论文中，米森伯克和共事发现，dFB 就像是寝息的顽强看护者。日间大脑领路时，大部分心经元齐十分活跃，它们会摄入能量，传递神经信号，对外界刺激作出精准的反馈。但在这一技艺，dFB 中的神经元却会受到扼制，极不活跃——这般逆向操作就像是一个倒夜班的东谈主，但一到睡觉的点，dFB“上班了”，它就会启动寝息。

果蝇。

精密的传导

dFB 激勉寝息的通盘经由，像是一条精准的传导链条。日间，果蝇会摄入无数食品，为神经元提供足够的动力物资，神经元中的线粒体代谢这些动力物资，主如果经由氧化呼吸链中的 4 个复合体（见下图）传递氢和电子，合成无数不错径直使用的 ATP。dFB 神经元也会如斯。

但关节在于，dFB 神经元在日间极不活跃，耗尽的ATP未几，因此这些ATP就会剩余，然后越积越多。这有点像列队高下楼梯的经由，最前哨的ATP无法被实时耗尽，堵在了那儿，通盘氧化呼吸链就会堵塞，永劫刻停滞。这时，在呼吸链中容易泄走电子的复合体 3，就会更容易将电子深入出去。这些电子会被氧气采纳，形成超氧化物（O2-）——这亦然寝息倒计时的肇始点。

圆善的氧化呼吸链，也称为电子传递链，存在于真核生物的线粒体中。图片起原于维基百科

其实，这种拥挤带来的氧化压力仍在 dFB 的掌控之中。这种压力会在dFB神经元内一直传递，直到拨动一个新的开关——位于细胞膜上的一种电压门控钾离子通谈。具体而言，这种氧化压力会作用到离子通谈上的一种酶上。

这种酶一直会和 NADPH（还原型辅酶 Ⅱ，在许多反馈中认真传递氢）联接，但当 NADPH 被氧化成 NADP+，这个酶就会发生更正。这个更正是决定性的，它会让这种钾离子通谈永劫刻大开，晋升 dFB 神经元的自披发电频率，让 dFB 神经元插足活跃景况。这是，dFB 神经元会向其他脑区发送信号，让它们运行休息，果蝇就插足了寝息。

全脑氧化

然则，如果困意袭来却无法定期睡觉，会如何呢？本年 3 月和 7 月，米森伯克的团队再次在《天然》上发表了两篇论文，为 2019 年的量度补充了更多细节，也揭示了寝息强抢（或者熬夜）对大脑的伤害。

在本年 3 月的量度中，他们发现 dFB 神经元线粒体产生的超氧化物会最初氧化细胞里面的不饱和脂肪酸。他们分析了近 3000 个果蝇的大脑神经元，发现寝息强抢 12 小时（特出于熬一个整夜）后，神经元细胞膜名义的 380 种甘油磷脂中有多达 51 种的数目会增多或减少了两倍以上。

图片上头为细胞膜，下方为甘油磷脂。后者是细胞膜的主要组成要素，其容易因为超氧化物而氧化。图片起原于 Opossum58/维基百科

如果是闲居休息，果蝇大脑中数目最多的 4 种甘油磷脂的脂肪酸链均是长链且高不饱和景况（双键数平均为 5 个，最高有 12 个）。然则，一朝经历寝息强抢，主要的甘油磷脂种类会变少，它们的脂肪酸链不仅会变短，且双键数目也会较着减少（平均双键数独一 2 个）。

图片直不雅展示了休息和寝息强抢的情况下，果蝇大脑中的甘油磷脂的变化，从左图中休息景况和寝息强抢的对比不错看出，相当多种甘油磷脂的数目减少了，独一少数几种增多了。右边的两个图也裸露了这种变化，图片起原于本年3月发表于《天然》的论文

也就说，熬大夜会让甘油磷脂各样性变少、脂肪链变短，这会导致细胞膜的刚性变差，抗氧化智商显耀下跌。这些齐是超氧化物抵制的已矣，默示果蝇大脑也曾插足了全脑氧化的景况。

领路时，大脑中无数活跃的神经元齐在快速氧化供能，但会有电子深入，形成氧化，但不像 dFB 这样较着。因此，当 dFB 因氧化压力大促进寝息时，也会让大脑的其他区域运行休息和开辟，幸免出现严重的氧化。

这项量度也揭开了撬动寝息的“真凶”——4-氧代-2-壬烯醛（4-ONE）。量度东谈主员发现，被氧化的甘油磷脂会生成脂质氢过氧化物（LOOH）。而LOOH经过裂解和重排，最终会产生各样短链或长链的醛和酮等，其中就有 4-ONE。4-ONE 达到细胞膜后，会将钾离子通谈的 NADPH 氧化成 NADP+，让dFB运行变得喜跃。

线粒体先落空，后减少

除了导致全脑氧化除外，熬大夜或寝息强抢还有一个严重的成果，那等于让线粒体裂开，数目也急剧下跌。米森伯克团队发现，在被寝息强抢 12 小时的果蝇中，dFB 神经元内的线粒体会发生较着更正。本年 7 月，他们将这一发现发表在了《天然》上。

2025 年 7 月，《全球科学》杂志的封面著作曾写谈，在活细胞、器官致使更庸俗的东谈主体中，线粒体会组成一个动态的集合，它们之间会彼此通讯，彼此匡助。而早在 2008 年，一篇发表于《欧洲分子生物学学会杂志》（The EMBO Journal）的量度就发现，线粒体本和会过分裂和融会连接重塑，这是一个相对闲居的经由——不外前提是闲居睡觉。

图片起原于2025 年 7 月《全球科学》杂志的封面著作《全身通讯：线粒体也酬酢》

而在寝息被强抢或者熬大夜时，dFB中的线粒体分裂更像是一种无奈之举。它们不得欠亨过分裂，撤消去那些因氧化而出现功能特殊的部分——损坏的部分插足回收系统。这些变小的线粒体也莫得目的重新融会，因为寝息强抢也曾损耗了匡助它们融会的关节磷脂酸。

好在，这些变小的线粒体会向内质网乞助，从内质网那儿拿来磷脂，修补线粒体膜，从而将线粒体全体保管在相对健康的水平，但数目却显耀减少。

这张图从左到右秩序裸露了休息景况、寝息强抢景况和寝息强抢后休息24小时后的果蝇dFB中线粒体的情况。寝息强抢后线粒体较着变少和变小。图片起原于本年7月发表于《天然》的论文。

如果陆续保管领路，这些变小的线粒体就不得不重新治装待发。跟着新一轮的能量物资到来，氧化呼吸链又会进一步堵塞，新一轮的活性氧抵制也行将到来。

开辟氧化，能量重启

咱们体内每天齐会因有氧代谢而执续产生涯性氧，执续伤害神经元，让它们插足“战损”景况。因此，咱们天然能拼集保管一个日间的学习和想考，但更永劫刻就怕难以为继。如果咱们将活性氧的抵制推向极点，也不难联想为何一直不睡觉会导致物化。

无数量度齐裸露，寝息具有许多独到的功能：规复能量水平，合成组织再生的生物分子，以及撤消解放基。而在寝息带来的规复期，咱们躯壳的代谢率会缩短约 5%～15%，大脑的葡萄糖代谢也会缩短。此时，大脑不错撤消活性氧（ROS）等代谢废料，并补充能量储备。另一方面，寝息也会促进抗氧化剂的产生，包括褪黑激素以及抗氧化酶超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶，匡助撤消解放基，这些齐会匡助改善线粒体的健康。

在神经系统中，神经元和星形胶质细胞中的线粒体是活性氧的主要起原，小数的 ROS 不错微调神经递质的开释，致使增强学习和牵挂等领略功能。然则，由于大脑处于高耗氧量和富含脂质的环境，当 ROS 水平过高，大脑无法抵御时，就会特出容易受到氧化应激的影响。

在 7 月《天然》论文的计划部分，米森伯克和共事将寝息的发祥一直推演到了有氧代谢的出现：在 24 亿年前的大氧化事件中，真核生物第一次作念到了最大规则地从有机物中获取能量；而从 7.5 亿至 5.7 亿年前，地球上的又一次大氧化事件则为寒武纪生命大爆发奠定了基础。

有了提供高能量的氧化代谢，就有了高耗能的神经系统，随之而来的等于对寝息的需求。不外寝息也在演化中被充分应用，举例咱们也能用寝息来牢固牵挂、规复情绪调度等等。但寝息最基本的功能仍是开辟代谢带来的毁伤，保证新一天，咱们能以全新的精神呼吸崭新空气。

参考文件

[1]https://www.frontiersin.org/journals/aging/articles/10.3389/fragi.2025.1605070/full?

[2]https://www.dpag.ox.ac.uk/team/gero-miesenboeck

[3]https://medium.com/oxford-university/shedding-light-on-the-brain-the-dawn-of-optogenetics-caedbf823b95

[4]https://www.nature.com/articles/s41586-025-09261-y#Bib1

[5]https://www.nature.com/articles/s41586-019-1034-5

[6]https://www.nature.com/articles/s41586-025-08734-4

[7]https://www.science.org/doi/10.1126/science.1202249

[8]https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4614783/?

[9]https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4614783/?

[10]https://www.nature.com/articles/laban0811-233b?