浅谈睡眠剥夺对学习记忆的影响

郝 蕊，周桂花

（1.皖南医学院， 安徽芜湖241002； 2.淮南职业技术学院， 安徽淮南232001）

睡眠（sleep）是人和动物正常的生理活动，保证睡眠质量才能保证大脑正常发挥其生理功能，包括正常的学习与记忆功能。睡眠剥夺（sleep deprivation，SD）是指由于生活工作的需要、周围环境或其他原因而无法保证正常的睡眠。通常SD是指24小时内的睡眠时间少于4个小时，并引起一系列学习、记忆、免疫以及情绪等一系列改变的状况，随着时间的累加，SD可能会导致生理、心理以及行为的变化［1］。现代生活节奏紧张，SD现象非常普遍，这严重影响了人们的正常生活。正常人每日睡眠时间约八小时，正常的睡眠可以保证大脑和身体及时休整和恢复。有效提高睡眠质量，能够保证人们有规律地工作、学习和生活。随着人民生活水平的提高和对健康的重视，睡眠已成为学者们研究关注的焦点之一。

经验的获得或发展称为学习；经验的储存和再现称为记忆。处于睡眠状态的机体，脑内的蛋白质合成增加，利于新的突触联系的建立并且对学习记忆活动有很大的促进作用［2］。若长期严重的SD就会导致人或动物产生负性情绪，学习记忆受损、思维紊乱等表现［3］。

一 睡眠剥夺对学习记忆的影响

睡眠对学习记忆的形成有着非常重要的作用。良好的睡眠利于巩固学习记忆的内容。1929年，Haas Berger发现脑电波在睡眠和觉醒状态有差异［4］。根据脑电图的形态差异，可将睡眠分为不同时相，主要由快速眼动睡眠（rapid eye movement，REM）和非快速眼动睡眠（non－rapid eye movement，NREM）两个阶段组成，两者交替进行并且有规律的循环。徐健等研究结果表明，快速眼动睡眠会在学习后明显增加，掌握了学习内容后，快速眼动睡眠量也会降低至正常水平，在学习后的特定时间段快速眼动睡眠会集中增多，称为异相睡眠窗。若在异相睡眠窗阶段发生SD，学习效果与记忆功能会受到明显的损害［5］。Maquet P等进一步研究显示，非快速眼动睡眠和的快速眼动睡眠对促使记忆的形成都有很重要的作用［2］。

目前通过对大鼠SD研究表明，SD不仅会导致学习成绩出现明显的下降，随着时间的累加，SD带来的影响会越来越明显，同时大鼠的脑电活动改变与学习记忆能力的下降具有显著相关性。但也有少数研究出现SD的早期（主要为SD第一天）会出现学习记忆能力的加强，多少认为是SD所产生的应激所致，这可能与实验的方法、材料等因素有关系。

二 睡眠剥夺影响学习记忆的机制

（一） 长时程突触增强（long－term potentiation，LTP）机制

作为一种经典的电生理指标，海马LTP经常在神经系统突触可塑性的研究中被应用。目前，LTP常被分为依赖N－甲基－D－天冬氨酸（NMDA）NMDA受体的LTP和非依赖NMDA受体的LTP。NMDA受体通道的激活是LTP形成的前提条件。实验证实，长期SD能够导致大鼠的空间学习记忆能力下降，原因是由NMDA受体介导的海马CA1区锥体细胞的LTP受到了长期SD的抑制。

多巴胺（dopamine，DA）作为一种大脑中非常重要的神经递质，主要参与调节睡眠与觉醒相关的行为，而SD所引起的神经内分泌的改变也与之有着密切的关系。DA从突触前膜释放后，由受体结合并发挥其重要的生理调节功能。DA受体主要包括D1～D5等5种亚型。通过对D1受体以及下游的AC／cAMP／PKA信号通路的影响，而实现对海马长LTP效应的抑制作用。有文献报道，若DA在下丘脑的释放量下降，会导致下丘脑HPA轴的活性改变。

（二） 一氧化氮（NO）神经毒性作用

研究证实，SD后大鼠海马组织内的NO含量会出现明显的升高，而这种升高会引起氧化应激，势必导致氧自由基的生成都明显增多，释放明显加快，从而导致脑神经元的损伤以及记忆能力下降；而且可能会对线粒体功能的功能产生抑制作用，造成DNA和神经细胞的损伤，因此会引起记忆功能的下降。NO浓度的升高不仅能够对多种呼吸链有抑制作用，而且对与柠檬酸循环相关的酶和DNA复制的限速酶也有抑制作用；体内的过氧化亚硝基阴离子（ONOO－）可由NO与超氧阴离子（O2－）相互作用而形成，过氧化亚硝基阴离子（ONOO－）的分解产物羟基（－OH）及二氧化氮自由基（NO2－）都具有强毒性作用，可损伤细胞，引起线粒体功能紊乱，会进一步导致大量的氧自由基生成，会显著的抑制动物的学习记忆能力。

（三） 磷酸化环磷酸腺苷相应元件结合蛋白（pCREB）的影响机制

突触的结构或者功能的变化都与学习和记忆功能密切相关。作为突触前终末的特异性标记物之一，磷酸化环磷酸腺苷相应元件结合蛋白（pCREB）是对突触可塑性变化过程有非常重要的影响。有研究表明，pCREB在脑组织神经元细胞核内广泛存在，对神经元的存活、生长以及海马记忆的形成中起重要作用。研究报道，SD小鼠的学习记忆能力的下降与海马中pCREB的含量出明显降低进一步阻碍学习记忆中的突触形成有着密切的联系。

（四） 其他机制

另有研究表明大鼠脑内的5－羟色胺1A（5－HT1A）在海马和前额皮质的受体蛋白表达水平在CSD后，出现显著的升高。这可能与5－HT1A对锥体细胞抑制作用的敏感性增强有关，从而影响海马区和前额皮质的学习记忆功能［6］。

三 结语

睡眠是人类和动物正常的生理活动。良好的睡眠质量才能保证正常的学习、记忆、免疫以及情绪等生理活动和功能的正常发挥。现代生活节奏越来越快，SD现象非常普遍，这严重影响了人们的身体健康和正常的生产生活。长期严重的SD，会导致人或动物产生负性情绪，学习记忆受损、思维紊乱，实验证明长时间的睡眠剥夺甚至会导致动物的死亡。因此，研究睡眠和睡眠剥夺具有非常重要的现实和科学意义。本文通过长时程突触增强（long－term potentiation，LTP）机制、一氧化氮（NO）神经毒性作用、酸化环磷酸腺苷相应元件结合蛋白（pCREB）的影响机制以及脑内的5－羟色胺1A（5－HT1A）等方面对SD导致学习记忆能力下降的机制进行了简单的阐述。睡眠剥夺对学习记忆的影响机制较为复杂，还有待于今后进一步的研究和探讨。

睡眠剥夺方面的研究近年来已经成为科研工作的热点之一。随着分子生物学等学科的进一步发展和完善，睡眠剥夺对学习记忆的影响机制的研究也必将更加深入。

［1］ Venancio DP，Andersen LM，et al.Sleep deprivation alters rat ventral prostate morphology［J］.leading to glandular atrophy：A Microscopic Study Contrasted with the Hormonal Assays，2012，（10）：1－6.

［2］ Maquet P.The role of sleep in learning and memory［J］.Science，2001，（294）：1048－1051.

［3］ 隋月林，李吉勇.睡眠剥夺与学习记忆［J］.四川解剖学杂志，2006，14（6）：36－37.

［4］ 孙凤艳.医学神经生物学［M］.上海：上海科学技术出版社，2008.

［5］ 徐健，颜崇淮，沈晓明.睡眠剥夺损害学习记忆能力的研究［J］.中华预防医学杂志，2004，38（2）：135－137.

［6］ 荣霏，程滨，温晓飒，等.慢性睡眠剥夺对大鼠学习记忆功能及不同脑区5－羟色胺1A受体蛋白表达的影响［J］.上海医学，2012，35（5）：425－429.