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Biology版 - 为什么要睡觉,生物学机理是什么?
相关主题
人脑与电脑在记忆方式上的差异做northern结果不好的probe做FISH反而很好是怎么回事?
miRNA作为突触信号分子请教个total RNA跑胶的问题
【讨论】目前的分子生物学研究方法的瓶颈奇怪的RT-PCR问题,只能扩增出短片段
记忆的存储方式究竟是什么?请问在普通的native gel 上跑RNA一般是什么下场
RNA求助有没有做Northern blot 出现很多信号在18S 28S上的
有没23 s rrna 基因的数据库?关于nuclear loading control的问题
请教trizol提tissue RNA有做 Riboswich 的in-line probing 的吗?
土问:RNA degradation能从OD260看出来吗?关于16s rRNA sequencing, 请大牛们给扫扫盲.
相关话题的讨论汇总
话题: 睡觉话题: 睡眠话题: 运输话题: 神经细胞话题: 细胞核
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l*******e
发帖数: 170
1
为什么不睡觉就难受?分子机理是什么?好像没人研究这个。
从进化的角度讲,睡觉少有生存优势吧,可以有更多时间扑食或者杀死那些总睡觉的。
d*******e
发帖数: 170
2
不知道
猜想下:
1.就像肌肉运动酸痛后需要休息一样,也许大脑长时间工作会产生“类似”乳酸的有害
物质。休息后可以清除这些物质。
2.也许神经细胞之间以及其他辅助性细胞的信息和物质传递需要维持在一个高水平的敏
感性。可以设想这样一个场景,神经突触上的受体和神经递质的相互作用,会随着工作
时间的推移而越来越不敏感,或越来越不特异,或者神经信号的背景会越来越高,这些
都抑制了有效而快速的神经信号传递。这就是累或者困的感觉。睡觉相当于按了reset
键,或者睡觉是一个恢复的过程。睡觉降低了神经活动的频率,降解了一些物质,重新
合成了一些物质,调整了信号传递的敏感性和水平,从而把大脑的状态优化了。
d*******e
发帖数: 170
3
http://healthysleep.med.harvard.edu/healthy/matters/benefits-of

【在 l*******e 的大作中提到】
: 为什么不睡觉就难受?分子机理是什么?好像没人研究这个。
: 从进化的角度讲,睡觉少有生存优势吧,可以有更多时间扑食或者杀死那些总睡觉的。

s******y
发帖数: 28562
4
我以前看过一些review文章,他们总结出来的大概和你说的 3 比较相似。
大概就是,在活跃的时候,大脑感受到很多外来刺激,所以会产生非常多的临时性的神
经回路(各种突触)来处理以及存储这些信号。但是这些临时回路积累到了一定程度,
就会弄得太多信号到处传,不但会把神经系统搞得特别混乱,而且需要消耗太多能量来
维持,整个神经系统就会感觉维持不下去所以需要把大部分感受器官和肌肉都给关掉(
就是减少输入和输出),让大脑来进行一个类似碎片整理的过程,把专管短期记忆区域
里的那些临时回路中非关键非重要的都给清除掉,特别重要的则转移到长期记忆的区域
里面去。这样第二天醒来之后大脑才可以轻装上阵。

reset

【在 d*******e 的大作中提到】
: 不知道
: 猜想下:
: 1.就像肌肉运动酸痛后需要休息一样,也许大脑长时间工作会产生“类似”乳酸的有害
: 物质。休息后可以清除这些物质。
: 2.也许神经细胞之间以及其他辅助性细胞的信息和物质传递需要维持在一个高水平的敏
: 感性。可以设想这样一个场景,神经突触上的受体和神经递质的相互作用,会随着工作
: 时间的推移而越来越不敏感,或越来越不特异,或者神经信号的背景会越来越高,这些
: 都抑制了有效而快速的神经信号传递。这就是累或者困的感觉。睡觉相当于按了reset
: 键,或者睡觉是一个恢复的过程。睡觉降低了神经活动的频率,降解了一些物质,重新
: 合成了一些物质,调整了信号传递的敏感性和水平,从而把大脑的状态优化了。

d*******e
发帖数: 170
5
http://healthysleep.med.harvard.edu/healthy/matters/benefits-of
这里面的几个理论都很有意思
1.Inactivity Theory
天黑了看不见了外面太危险了,还是洗洗睡吧。
这个有一定道理,毕竟进化的早期晚上没有手电筒。但是不能解释为什么大脑工作一定
时间后会困或者累。或者晚上睁眼不睡觉也没关系啊。
2.减少能量消耗
这个也很有道理
对大多数动物来说,晚上不是猎取食物的好时候。而大脑是耗能大户。还是洗洗睡吧,
这样比较节约能源。毕竟进化的大部分过程中食物和能量都是缺乏的
3.Restorative Theories
睡眠对大脑本身和身体其他各个部分功能的恢复很重要。
4.大脑可塑性理论
睡眠对大脑的发育,如认知能力很重要。这个不能解释为什么成年人也要睡觉
感觉减少能量消耗和功能恢复/重置学说比较有道理。

【在 d*******e 的大作中提到】
: http://healthysleep.med.harvard.edu/healthy/matters/benefits-of
c*******0
发帖数: 190
6
See this paper from Lulu...
Sleep Drives Metabolite Clearance from the Adult Brain
http://www.sciencemag.org/content/342/6156/373.full
v*******e
发帖数: 11604
7
要说我不是天才我自己都不相信啊。天才体现在什么地方?体现在,我今天白天刚刚造
出一个假设,你们晚上就讨论这个事情了。怎么能这么巧呢?那么我就把我的假设给大
家讲讲,大家谈谈体会,或者检验下这个假设之类。
是这样的,今天我看最新一期science还是cell还是nature的文章,里面谈到神经突触
的那个释放递质的小车(小泡泡)。大家想想,神经细胞不同与别的细胞的一个重要特
点,是神经细胞的突触可以离神经细胞的本部很远。比如1米长之类。细胞的生产中心
是细胞核,能量中心是线粒体。线粒体可能很远都有,但是细胞核只有在细胞核所在的
地方才有。那么,细胞核产生的各种RNA,用来做蛋白质的,或者别的用处的,总得运
输到远端吧。要么运输RNA,要么运输蛋白质,反正总得运输。1米长不是好运的吧。假
设是这样的:神经细胞的远端,神经突触的所在地,是存储有一定的用来白天使用的物
资的。用了一整天后,虽然白天也在整补运输,但是因为消耗比较快,也差不多快没了
。那么睡觉吧,积累一个晚上后,又有了,所以又生龙活虎了。具体为什么需要睡8个
小时,那要问进化论,适应黑夜的条件。为什么不睡觉的人不会有更大的生存优势,这
也要问进化论,因为一个不睡觉的人,他的神经活动必然慢(因为必须和运输速度相适
应)。而一个睡觉的人,虽然睡觉的时候神经活动比不上这个不睡觉的人,但是在清醒
状态,他就比这个不睡觉的人有更快的神经活动,更聪明,更反应快,一句话,有更大
的生存优势。这就是我的假设。至于各位生物WSN,谁能够证实这个假设,一篇CNS没跑
吧。我自己,没可能了,我不是生物男,做不了实验。比如找到这个物资仓库?(也可
能没仓库,就在plasma里)。比如找到个东西,很困的时候细胞远端就少,很清醒的时
候细胞远端就多。而且这个东西,或者造这个东西的物质,是要从细胞核所在地运输来
的。这就成了。到时候发CNS,别忘了到MITBBS来给我到个谢。
s******y
发帖数: 28562
8
这个。。。按照你的这个假说,体积特别大或者神经特别长的动物需要睡眠的时间更长
才对。但是好像不是这样。

【在 v*******e 的大作中提到】
: 要说我不是天才我自己都不相信啊。天才体现在什么地方?体现在,我今天白天刚刚造
: 出一个假设,你们晚上就讨论这个事情了。怎么能这么巧呢?那么我就把我的假设给大
: 家讲讲,大家谈谈体会,或者检验下这个假设之类。
: 是这样的,今天我看最新一期science还是cell还是nature的文章,里面谈到神经突触
: 的那个释放递质的小车(小泡泡)。大家想想,神经细胞不同与别的细胞的一个重要特
: 点,是神经细胞的突触可以离神经细胞的本部很远。比如1米长之类。细胞的生产中心
: 是细胞核,能量中心是线粒体。线粒体可能很远都有,但是细胞核只有在细胞核所在的
: 地方才有。那么,细胞核产生的各种RNA,用来做蛋白质的,或者别的用处的,总得运
: 输到远端吧。要么运输RNA,要么运输蛋白质,反正总得运输。1米长不是好运的吧。假
: 设是这样的:神经细胞的远端,神经突触的所在地,是存储有一定的用来白天使用的物

v*******e
发帖数: 11604
9

nonono,你这个推论不对。睡眠时间是进化论决定的,适应黑夜条件。黑夜差不多是8
个小时,所以你这个推论不对。体积特别大的动物并不睡眠更多,这个和我的理论没有
矛盾的地方。

【在 s******y 的大作中提到】
: 这个。。。按照你的这个假说,体积特别大或者神经特别长的动物需要睡眠的时间更长
: 才对。但是好像不是这样。

s******y
发帖数: 28562
10
你说的这个物质运输的问题应该是因素之一,但可能不是全部因素。
在动物睡眠观察到的结论是,经过睡眠之后,在某些特定区域的神经突触会大大减少。
所以睡眠不光是一个补充物质的过程,还是一个神经系统修改自己的过程。
另外,进化并不能强制使得动物必须在晚上睡。很多动物是在白天睡的。
而且,如果仅仅考虑运输的话,不需要太久就能运输完了,因为运输效率是很高的。

8

【在 v*******e 的大作中提到】
:
: nonono,你这个推论不对。睡眠时间是进化论决定的,适应黑夜条件。黑夜差不多是8
: 个小时,所以你这个推论不对。体积特别大的动物并不睡眠更多,这个和我的理论没有
: 矛盾的地方。

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v*******e
发帖数: 11604
11

当然可以修改下理论,把细胞核翻译编译之类时间也计入。总之是:慢慢积累物资,然
后快速使用。不过如果不是因为神经细胞的特殊性(长),细胞核是可以进化成快速翻
译、编译之类的。比如rRNA需求量大,那么就有多个基因copy;有的虫类变态的时候
DNA链分裂成几百上千条,并行高速生产RNA。所以这个运输是决定性的条件,而细胞核
的翻译、编译解码之类的活动受到这个运输条件的限制,就不太快。

【在 s******y 的大作中提到】
: 你说的这个物质运输的问题应该是因素之一,但可能不是全部因素。
: 在动物睡眠观察到的结论是,经过睡眠之后,在某些特定区域的神经突触会大大减少。
: 所以睡眠不光是一个补充物质的过程,还是一个神经系统修改自己的过程。
: 另外,进化并不能强制使得动物必须在晚上睡。很多动物是在白天睡的。
: 而且,如果仅仅考虑运输的话,不需要太久就能运输完了,因为运输效率是很高的。
:
: 8

v*******e
发帖数: 11604
12

这个可以是结果,不必要是原因。
夜行性动物当然是白天睡。对这个假设没影响。
这个可以测量吧,不觉得运输效率会很高。比如通过附着在细胞里面各种线呀纤维呀上
面的小车,走的速度不一定很快;而且神经纤维很细,相当于羊肠小道,同时也不会有
很多小车在运输。神经纤维肯定有进化压力要变细的,这样才能pack很多的神经细胞在
一起。这个运输速度和纤维粗度就有进化上的竞争,来求得平衡。

【在 s******y 的大作中提到】
: 你说的这个物质运输的问题应该是因素之一,但可能不是全部因素。
: 在动物睡眠观察到的结论是,经过睡眠之后,在某些特定区域的神经突触会大大减少。
: 所以睡眠不光是一个补充物质的过程,还是一个神经系统修改自己的过程。
: 另外,进化并不能强制使得动物必须在晚上睡。很多动物是在白天睡的。
: 而且,如果仅仅考虑运输的话,不需要太久就能运输完了,因为运输效率是很高的。
:
: 8

s******y
发帖数: 28562
13
这个倒是一个很有意思的问题。比方说假如用某种方法来增加神经细胞里的核数(多倍
体动物?),是否可以直接降低所需的睡眠时间。
不过,你说的这个因素最可能属于一个制约条件,而未必是决定性条件。

【在 v*******e 的大作中提到】
:
: 这个可以是结果,不必要是原因。
: 夜行性动物当然是白天睡。对这个假设没影响。
: 这个可以测量吧,不觉得运输效率会很高。比如通过附着在细胞里面各种线呀纤维呀上
: 面的小车,走的速度不一定很快;而且神经纤维很细,相当于羊肠小道,同时也不会有
: 很多小车在运输。神经纤维肯定有进化压力要变细的,这样才能pack很多的神经细胞在
: 一起。这个运输速度和纤维粗度就有进化上的竞争,来求得平衡。

v*******e
发帖数: 11604
14

你这个实验没法做。
我觉得很大可能是决定性的。和废物降解也有一定的共通性(比如需要从细胞核附近运
输来某种RNA或者蛋白质帮助降解废物)

【在 s******y 的大作中提到】
: 这个倒是一个很有意思的问题。比方说假如用某种方法来增加神经细胞里的核数(多倍
: 体动物?),是否可以直接降低所需的睡眠时间。
: 不过,你说的这个因素最可能属于一个制约条件,而未必是决定性条件。

b******k
发帖数: 2321
15
你感情不知道世界上有好多动物是白天睡觉的?

8

【在 v*******e 的大作中提到】
:
: 你这个实验没法做。
: 我觉得很大可能是决定性的。和废物降解也有一定的共通性(比如需要从细胞核附近运
: 输来某种RNA或者蛋白质帮助降解废物)

v*******e
发帖数: 11604
16

好像你知道似的?对我的理论有影响吗。

【在 b******k 的大作中提到】
: 你感情不知道世界上有好多动物是白天睡觉的?
:
: 8

T*****e
发帖数: 247
17
这个神经细胞很长,需要运输物质到末梢的想法,如果你不是生物专业出生,能有这个
想法,确实很牛了。佩服一下。但是,你的假设,如果我没理解错的话,你默认物质运
输光靠“白天”不够,所以需要晚上等一等,再补充一点。
其实这个假设是没有意义的。因为这里假定物质自由扩散,或者主动运输的速度很慢。
是的,速度是挺慢的,印象中几十年前就有人做过这个实验了。但是你的消耗其实也没
那么快啊。只要这个平衡能保持,应该不需要专门的“睡眠”来维持吧。
其次,动物个体的大小差别很大,难道体型小的动物就因为运输的方便可以睡眠少一些
?其实这也不对。
所以,这个假设没有太大的意义。
Sunnyday说的基本也是我的理解。睡眠需要重新理清神经网络的结构。虽然不是百分百
可信,但有一系列文章早已指出,觉醒时接触的各种信息的多寡可以直接影响睡眠时间
的长短。这可以间接解释“为什么需要睡眠”这个大问题吧。你白天跟一群人聊天,去
了三个以前没去过的地方,这些信息都要被处理。保留重要的,去除不重要的,让神经
网络不至于无限制的增加复杂程度。
研究睡眠的参数很多很多,比如:1.睡眠长度,我是指一天内所有睡眠加起来的长度;
2.睡眠质量,每一段睡眠能持续多久;3,睡眠周期的稳定性,让你随便睡,多久你会
醒。这些都可以分别考虑。
找到所有动物睡眠的共同特征,你才能有一个清晰的睡眠的定义。然后你才能开始研究
为什么需要睡眠这个复杂的问题。
v*******e
发帖数: 11604
18
哎,这两天恶补了神经细胞运输问题和睡觉问题,就给大家科普一下吧。
2013年的一篇文章(忘了那个杂志了,好像是nature)说,睡觉的时候老鼠脑子里面细
胞间隙扩大60%,方便脑脊液流动,测得细胞间废物清除速度增加了两倍。所以这个可
能是为什么需要睡觉。
神经细胞的axon确实是需要运输,这个60年代以来就有很多研究了。线粒体都能运,还
是双向的交通。可以运输线粒体,神经递质,细胞膜的蛋白质,细胞内那些线啊纤维啊
的构件都运。运输有快慢两种,就好像火车有快车慢车,慢车开起来也很快,但是要经
常停站。快车就直达,所以比慢车快两个数量级。线粒体和神经递质是快车运的,线啊
纤维啊的构件是慢车运的。
还有人认为axon里面有蛋白质合成,不光是靠细胞核附近合成的。理由包括,不少蛋白
质半衰期短,还没运到就烂掉了。还有些实验证据。又有人认为,神经细胞末端的mRNA
可以来自周围支持的glia细胞。
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