【我們為什麼挑選這篇文章】吃飽飯常讓人覺得昏昏欲睡,有一說因為血糖上升,人體會分泌大量胰島素來平衡,而當胰島素濃度提高,血糖下降幅度越大,大腦反而因為缺乏葡萄糖,運作跟著變遲鈍,因而導致疲倦想睡,但沒想到,不睡覺會讓記憶體變差!近期 科學家已從果蠅的實驗上證實這個論述,人類大腦和身體的運作,是否也和果蠅相似?(責任編輯:賴佩萱)

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作者:量子位

大半夜複習餓了,想要大吃一頓然後接著複習?

你的身體只會告訴你:想睡覺。

事實上,這與意志力無關,而是你「進化」的結果——吃飽要睡覺,是為了更好地鞏固記憶

來自 Nature 的最新研究表明,即使不吃東西,在飢餓狀態下也能形成記憶;但如果吃飽了,就必須睡覺才能鞏固記憶。也就是說,只要吃了,就得睡上更多時間,否則記憶力就會變差。

而「飢餓」,則是判斷記憶是否需要用睡眠來鞏固的「電路開關」。

是不是聽起來有點不敢相信?

科學家們已經拿果蠅做了個實驗,證明了這一結論的存在,一起來看看。

果蠅實驗:要是吃飽,就得睡好

通常認為,睡眠是鞏固長期記憶的必要條件。然而研究者們發現,飢餓的果蠅仍然可以鞏固與食物有關的記憶,保存的記憶能力也與食物有關。

那麼,在飢餓情況下,睡眠對於長期記憶是否可有可無?又或者說,在吃得飽的情況下,記憶會如何被鞏固呢?

第一項實驗,以瓊脂(果蠅不吃)和蔗糖(果蠅的食物)作為實驗對照組,用來測試果蠅在飢餓和吃飽的情況下,形成記憶是否需要更多的睡眠時間。

實驗發現,果蠅在飢餓時,無論受不受訓練(通過嗅覺反射訓練,強制形成某種記憶),睡眠時間都沒有明顯變化。

但果蠅在吃飽之後,受訓比未受訓所需要的睡眠時間明顯變多。也就是說,吃飽了後,為了記憶某種東西,果蠅需要更多的時間來睡覺以加強記憶。這與我們的認知是無異的。

但這也說明,在飢餓狀態下,果蠅並不需要更多的睡眠時間來鞏固記憶。

接下來這項實驗,則會在果蠅進行記憶、剛吃完東西後,剝奪它的睡眠時間,以測試吃飽了的果蠅,是否真的需要睡眠來加強記憶。

 

在 P值<0.01(統計學上 P 值越小,表明測試結果越可信)的結果下,科學家們發現,吃飽的果蠅的確需要更多睡眠來形成記​​憶。

如上圖所示,如果在訓練(強制形成記憶)後,立即對吃飽的果蠅進行 6 小時的睡眠剝奪,會顯著損傷它的長期記憶。

說人話,就是吃飽了不睡,記憶力衰退

相比之下,餓著肚子的果蠅,無論睡不睡,都不會對記憶產生太大的影響。(反正都已經餓著肚子,睡眠就顯得沒有那麼重要了?)

那麼,為什麼在飢餓狀態下,睡眠時間對果蠅的記憶效果沒有影響?與之相反,吃飽卻不睡覺的話,果蠅的記憶效果為何會大打折扣?

科學家們探索了一通果蠅用來記憶的神經元,找到了答案。

關鍵原因:進食前後,記憶的神經元不同!

事實上,在飢餓和吃飽兩種狀態下,果蠅的記憶神經元活動大有不同。

科學家們對幾種有明顯變化的物質採取了排除法,發現在飢餓狀態下,神經元產生的信號(圖中藍色)和在吃飽狀態下,神經元產生的信號(圖中紅色),會對睡眠產生完全不同的影響。

神經元產生的信號不同(R35B12、R26E01),對細胞的影響就會非常大。一旦吃飽,神經元就會產生「想睡覺」的訊號。

但在飢餓狀態下,神經元反而不會產生這種訊號。

科學家們進一步研究了果蠅的蘑菇體(昆蟲腦部一個重要的中樞神經,對高級記憶等具有重要的調控作用)。

研究發現,在吃飽時,果蠅的記憶由蘑菇體前後 α’/β’ 神經元介導,而飢餓時的記憶則由蘑菇體中間的 α’/β’ 神經元介導。

科學家們進一步剔除了果蠅體內負責參與性報償的神經肽 F(Neuropeptide F),這種物質有點像是「獎賞行為的分子標記」,發現沒有神經肽 F 的飢餓果蠅,也會表現出與睡眠有關的記憶。

研究者們推測,由於吃東西反而會導致分解代謝廢物的積累,從而產生能量需求,觸發睡眠需求以及依賴睡眠的記憶鞏固。

這種睡眠依賴記憶所需要的神經迴路,也會在記憶後促進睡眠,將睡眠和記憶結合起來。所以記憶轉換,也許並不需要實際的營養攝入,甜味就足夠了。

睡眠時間與記憶力是否存在相關關係,還真得靠「飢餓」來決定。

聽起來總覺得有點細思極恐……

那麼,你覺得這項研究還可以用在哪裡呢?

認識作者

Nitin S. Chouhan,來自賓大,目前是一名博士後研究員,研究方向是生物體通過經驗改變行為的能力。

論文二作 Leslie C. Griffith,布蘭戴斯大學的神經科學教授,主要的研究內容是行為生物化學。

論文三作 Paula Haynes,來自賓大,研究方向是果蠅與記憶電路之間的相互作用。共同三作Amita Sehgal,是來自賓大的神經科學教授。

最後,附上論文連結。不過,讀之前先吃飽睡一覺?

參考資料

Nature

(本文經 量子位 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為〈睡眠不足,記憶力還有救嗎?Nature:餓著〉。)

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