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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，能够充当大脑内部的计时器，记录每次睡眠的时长和被打断的次数，并预测动物在任何特定时刻醒来的可能性。这种信号有望为测量“睡眠债”，也就是累积的睡眠缺失提供一种新的方法。相关成果近日公布于预印本平台bioRxiv。

“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出检测人体是否睡眠不足的方法。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。

以往的睡眠研究大多聚焦在可以让人瞬间清醒的大脑神经回路，或是连续多日睡眠不佳后的“睡眠债”累积上。但介于两者之间的时间尺度——大脑如何记录在一次连续睡眠中度过的分钟或小时，一直是个谜。

为寻找在睡眠过程中发生渐进变化的分子信号，美国圣路易斯华盛顿大学的陈瑶团队在小鼠大脑中使用一种特殊荧光传感器，实时观测了蛋白激酶A（PKA）的作用。这种酶同样存在于人体中，此前已被证实和觉醒状态有关。PKA会在脑细胞表面的蛋白质上添加化学标记。

研究人员发现，这些标记的存在遵循一个清晰且可预测的规律：小鼠清醒时，蛋白质标记维持高水平且稳定；一旦小鼠进入睡眠，蛋白质标记的水平就开始缓慢而持续地下降。这种下降贯穿了整个睡眠过程。每当小鼠出现微觉醒或睡眠短暂中断时，与PKA相关的信号就会升高，随后再下降。

陈瑶表示，这意味着蛋白质标记可以同时记录睡眠总时长和被打断的频率。研究人员发现，由于PKA信号可以反映这些躁动不安的时刻，因此监测它比追踪小鼠的睡眠时长更能准确预测小鼠即将醒来的可能性。

陈瑶说，该标记并不是闹钟，无法触发小鼠苏醒的确切时间，而这可能是由突然的噪声引起的。但它反映了一种增强的生理觉醒状态。

研究人员故意强迫小鼠长时间保持清醒，之后再让它们入睡。结果显示，此时PKA信号会下降到比正常睡眠更低的水平，但下降的速率保持不变。由于缺觉小鼠睡得更久、不安的时间更少，因此在醒来之前，蛋白质标记有更多不受干扰的时间来下降。陈瑶认为，这说明PKA信号衡量的是累积的睡眠需求得到了缓解的程度，而不是简单地充当计时器。

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中分子层面变化的研究都意义重大，但这并不意味着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的警觉程度，或者预示着在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呈现出类似的平稳下降趋势，表明快速眼动睡眠即将开始。

陈瑶团队计划开展后续实验，实时调控PKA的活性，探究蛋白质标记水平能否直接影响“睡眠债”。（王方）

相关论文信息：

https://doi.org/10.64898/2026.07.03.736427