2 月 3 日，《Science》杂志发表了威斯康星睡眠和意识中心 Chiara Cirelli 和 Giulio Tononi 教授的历经四年的研究成果，文章提供了“突触内稳态假说”（SHY）的直接视觉证明。

从小鼠脑内的醒目的电子显微镜图片表明每天在我们自己的大脑发生什么：我们的突触 - 神经细胞之间的连接在白天刺激时生长强壮，然后在我们睡觉时收缩近 20%，为第二天的成长和学习创造更多的空间。

“突触内稳态假说”认为，睡眠是我们为可塑的大脑支付的价格，并能够持续学习新的东西。

当在醒来期间重复激活突触时，它的强度增长，这种生长被认为对于学习和记忆是重要的。 然而，根据 SHY 的研究，这种生长需要平衡，以避免突触的饱和与神经信号和记忆的闭塞。睡眠被认为是这种重新归一化过程的最佳时机，因为睡着时，我们对外部世界的关注较少，并且没有“这里和现在”的感知。

当突触变得更强大和更有效时，它们也变得更大，相反，当它们变弱时它们收缩。 因此，Cirelli 和 Tononi 推断，SHY 的直接测试是确定突触的大小是否在睡眠和苏醒之间变化。 为此，他们使用了一种具有极高空间分辨率的方法，称为串联扫描 3 - D 电子显微镜。

该研究具有巨大的潜力，四年来，专家进行了许多工作，包括拍摄，重建和分析小鼠脑中的大脑皮质的两个领域。 他们能够重建 6,920 个突触并测量他们的大小。

团队不知道他们是否在分析一个休息良好的小鼠或已经醒了的脑细胞。 当他们最终“打破了代码”，并将测量与睡眠前小鼠在拍摄图像前 6 到 8 小时的量相关联，他们发现，几个小时的睡眠导致平均下降 18% 大小的突触。 这些变化发生在大脑皮层的两个区域，并且与突触的大小成比例。

缩放发生在大约 80% 的突触中，但是避免了最大的一个，其可以与最稳定的存储器追踪相关联。

“这显示，在明确的超微结构术语中，突触大小和力量的平衡被打扰和睡眠恢复，”Cirelli 说。 “令人惊讶的是，皮质中绝大多数的突触仅仅在醒来和睡眠的几个小时中就经历了这么大的变化。”

Tononi 补充说，“从小鼠延伸到人类，我们的研究结果意味着每天晚上数万亿突触在我们的皮层可以减少近 20%。”

这项研究今天发表在“ 科学”杂志上，与 Richard Huganir 博士在巴尔的摩约翰霍普金斯大学的实验室的研究一起发表。 这项研究，使用生化和分子的方法，证实了 SHY 的预测，突触在睡眠期间经历缩小的过程，并确定了重要的这个过程的基因。

参考资料：Synaptic scaling in sleep.Science;DOI: 10.1126/science.aam7917