这一切的核心是生长激素，它在睡眠期间激增。但科学家们长期以来一直困惑为什么睡眠不佳，尤其是被称为非快速眼动睡眠的早期深度阶段，会导致这种关键激素水平较低。

科学家发现其背后的大脑回路

加州大学伯克利分校的研究人员现在找到了答案。在《细胞》杂志上发表的一项研究中，他们绘制了控制睡眠期间生长激素释放的大脑回路，并确定了一种新的反馈系统，可以保持这些水平的平衡。

这一发现让我们更清楚地了解睡眠和激素如何协同作用。它还可能为与糖尿病等代谢性疾病以及帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等神经系统疾病相关的睡眠障碍的新疗法打开大门。

该研究的第一作者、加州大学伯克利分校神经科学系和海伦威尔斯神经科学研究所的博士后丁欣璐说：“人们知道生长激素的释放与睡眠密切相关，但只能通过在睡眠期间抽血和检查生长激素水平来实现。” “我们实际上是直接记录小鼠的神经活动，以了解发生了什么。我们正在提供一个基本电路，以便将来开发不同的治疗方法。”

睡眠不足不仅仅会让你感到疲倦。由于生长激素有助于控制身体处理糖和脂肪的方式，睡眠不佳会增加肥胖、糖尿病和心脏病的风险。

驱动生长激素的大脑区域

这一过程背后的系统深埋在下丘脑中，下丘脑是所有哺乳动物共有的大脑的古老部分。在这里，专门的神经元释放触发或抑制生长激素的信号。

两个关键因素是刺激释放的生长激素释放激素 (GHRH) 和抑制生长激素抑制素。它们共同协调整个睡眠-觉醒周期中的激素活动。

一旦生长激素进入系统，它就会激活蓝斑，这是一个控制警觉性、注意力和认知功能的脑干区域。该领域的破坏与多种神经和精神疾病有关。

加州大学伯克利分校博士后研究员兼研究合著者丹尼尔·西尔弗曼（Daniel Silverman）表示：“了解生长激素释放的神经回路最终可能会为改善睡眠质量或恢复正常生长激素平衡的新激素疗法指明方向。” “有一些实验性的基因疗法，你可以针对特定的细胞类型。这个电路可能是一个新的手柄，可以尝试降低蓝斑的兴奋性，这在以前没有被讨论过。”

睡眠阶段如何控制激素释放

为了研究这个系统，研究人员通过插入电极并用光刺激神经元来记录小鼠的大脑活动。由于小鼠白天和晚上的睡眠时间很短，因此他们提供了生长激素在睡眠阶段如何变化的详细视图。

研究小组发现，根据大脑处于快速眼动睡眠还是非快速眼动睡眠，GHRH 和生长抑素的表现有所不同。

在快速眼动睡眠期间，两种激素都会增加，导致生长激素激增。在非快速眼动睡眠期间，生长抑素下降，而 GHRH 上升幅度较小，仍然会提高激素水平，但模式不同。

大脑中令人惊讶的反馈循环

研究人员还发现了一个将生长激素与觉醒联系起来的反馈循环。随着睡眠的继续，生长激素逐渐积累并刺激蓝斑，推动大脑醒来。

但有一个转折。当这个大脑区域变得过于活跃时，它实际上会引发困倦，从而在睡眠和警觉性之间建立微妙的平衡。

西尔弗曼说：“这表明睡眠和生长激素形成了一个紧密平衡的系统：睡眠太少会减少生长激素的释放，而过多的生长激素反过来又会促使大脑变得清醒。” “睡眠促进生长激素释放，生长激素反馈调节觉醒，这种平衡对于生长、修复和代谢健康至关重要。”

为什么它对大脑和身体很重要

这种平衡不仅仅影响身体生长。由于生长激素通过控制警觉性的大脑系统发挥作用，因此它也可能会影响您思考的清晰度和注意力的集中程度。

“生长激素不仅可以帮助你增强肌肉和骨骼并减少脂肪组织，而且还可能具有认知益处，提高你醒来时的整体唤醒水平，”丁说。

资助和研究团队

该研究得到了霍华德休斯医学研究所 (HHMI) 和 Pivotal Life Sciences Chancellor's Chair 基金的支持。杨丹担任关键生命科学神经科学主席。这项研究还包括来自加州大学伯克利分校和斯坦福大学的合作者。