大脑如何判断该在何时醒来？研究人员在小鼠大脑中发现了一种化学信号，相当于大脑内部的计时器，既可以记录单次睡眠的时长，也能够统计睡眠被打断的次数，并可预测动物在任意时刻醒来的概率。

这种信号有望为测量“睡眠债”，也就是累积的睡眠缺失提供全新思路。相关成果近日公布于预印本平台bioRxiv。

睡眠不足具有危险性，但很难进行量化测量。图片来源：Getty

“睡眠不足会带来负面影响，造成十分严重的后果。”美国加州大学洛杉矶分校的Ketema Paul表示，这类生物标志物未来或许有助于开发检测人体是否睡眠不足的手段。这种检测十分实用，能够保障高风险岗位从业者维持良好的警觉性，例如卡车司机、医院急诊室工作人员。

以往睡眠研究大多聚焦两类方向：可以让人瞬间清醒的大脑神经环路，或是连续多日睡眠质量不佳后“睡眠债”如何不断累积。但介于两者之间的时间尺度——大脑如何记录单次连续睡眠中度过的几分钟乃至数小时，一直是未解之谜。

为此，美国圣路易斯华盛顿大学的陈瑶及团队寻找会在睡眠过程中发生渐进变化的分子信号。研究人员在小鼠大脑中使用专用荧光传感器，实时观测蛋白激酶A（PKA）的作用。这种酶同样存在于人体内，过往研究已经证实它和觉醒状态相关。PKA会给脑细胞表面的蛋白质添加化学标记。

研究发现，这些标记的存在有清晰且可预测的变化规律。小鼠清醒时，蛋白质标记水平维持高位且稳定。一旦小鼠进入睡眠，蛋白质标记水平就开始缓慢、持续下降，该过程贯穿整个睡眠周期。每当小鼠出现微觉醒，也就是睡眠短暂中断时，与PKA相关的信号就会先急剧升高，随后回落。

陈瑶表示，这意味着蛋白质标记可以同时统计总睡眠时长和睡眠中断频次。研究发现，由于PKA信号可以反映这些躁动不安的时刻，监测它比追踪动物入睡时间更能精准预测小鼠下一刻醒来的可能性。

陈瑶说，该标记并不是闹钟，不会精准触发某一秒的苏醒，比如被噪音惊醒。它反映的是身体生理层面苏醒状态在不断增强。

研究人员故意强迫小鼠长时间保持清醒，之后再允许小鼠入睡。结果显示，此时PKA信号水平比正常睡眠阶段还要低，但信号的下降速率并未改变。睡眠被剥夺的小鼠睡眠时间更长、躁动不安更少，在醒来之前，蛋白质标记拥有更长不受干扰的时间持续下降。陈瑶认为，这说明PKA信号衡量的是累积睡眠需求得到缓解的程度，而不是一个简单计时器。

瑞士洛桑大学的Anita Lüthi指出，长久以来睡眠研究大多依靠弥散电信号，比如脑电图记录的信号，来解读人类睡眠期间的大脑活动。她认为任何能够揭示睡眠过程分子层面变化的研究都意义重大，但不认为PKA信号可以真正衡量睡眠需求。

“蛋白质标记水平反映的也许是动物警觉程度，或者预示向快速眼动睡眠过渡。”Lüthi补充说，心率等其他生理指标同样会出现类似的平稳下降，预示快速眼动睡眠即将到来。

陈瑶团队计划开展后续实验，实时调控PKA活性，探究蛋白质标记水平是否直接推动“睡眠债”得到缓解。

相关论文信息：https://doi.org/10.64898/2026.07.03.736427