Natalie Andrewson
位於日本築波的國際綜合睡眠醫學研究所是一個只有五年歷史的年輕研究所， 但它已成功吸引了全球120多位各個領域的優秀研究人員的加入。
在這裡， 他們的研究重點並非那些常見的導致睡眠問題的原因及療法， 而是與睡眠相關的基礎生物學。 科研所裡硬體設施配備優越， 有著大量高精尖的科研設備， 安靜的專供小鼠睡眠的研究室， 以及與螺旋梯融合在一起的寬敞的工作空間。 斥鉅資打造的一個這樣的科研中心， 目的就是為了能集中最優資源來探討生物為何需要睡眠這一基礎大問題。
睡眠於我們而言是如此熟悉和普遍， 但它背後所蘊含的科學卻又如此神秘。 即使是簡單得像水母一樣的動物， 在被迫“熬夜”後， 也會需要休息更長的時間來恢復“熬夜”所帶來的疲勞。
生物學家將這種需求稱為“睡眠壓力”：熬夜太晚， 會加重睡眠壓力。 晚上的昏昏欲睡感， 是因為白天的清醒狀態在持續的累積睡眠壓力。 但“睡眠壓力”這一概念就如同物理學中的“暗物質”一樣， 我們並不知道它是什麼， 又具有怎樣的性質。
越深入思考睡眠壓力， 就會發現等待我們去揭示的謎團有很多很多。 例如， 什麼東西在清醒狀態中積累， 在睡眠過程中釋放？睡眠壓力像是一個計時器一樣嗎？或者是每天累積的某種需定時清理的分子？又或者是某種鎖在大腦內的計時裝置， 每晚都在等待被清零？
換句話說， Yanagisawa 問道，
從生物學角度對睡眠壓力的研究始於一個多世紀以前。 其中一位法國科學家曾完成的實驗尤為著名：他讓狗保持十天以上的清醒狀態， 然後從它的大腦中抽取出液體， 再將得到的液體注入正常的得到良好休息的狗的大腦中， 發現休息好的狗在被注入提取液後會迅速入睡。 在被剝奪睡眠的狀態下， 導致了某種物質在這些液體中的累積， 讓狗狗昏昏欲睡。 那麼這個墨菲斯（睡神）的小幫手究竟是什麼物質呢？科學家稱這種未知物質為催眠激素（hypnotoxin）， 對催眠激素的性質的探索或許有助於揭示為何動物會瞌睡。
到了20世紀上半葉， 研究人員可以運用更先進的腦電圖技術， 對睡眠中的大腦內部情況進行監視。
睡眠壓力能改變這些腦電波。 睡眠越少的受試者， 睡眠越慢， 在快速眼動開始之前的波形越大。 科學家在許多動物實驗中都觀察到這種現象，
如果你需要更多的證據， 來證實睡眠並非一個被動的節能狀態， 可以參考那些從冬眠中醒來仍會犯困的動物。 它們從睡夢中得到的， 並不能在冬眠過程中獲得。 儘管在冬眠時它們體內的每一個反應幾乎都放慢了速度， 但睡眠壓力仍在堆積。 新研究所的研究員 Kasper Vogt 看著螢幕上顯示的睡眠狀態下小鼠的神經元放電資料說：“我想知道的是， 為何睡眠壓力這一大腦活動會如此重要？重要到對足以讓動物願意冒著被吃掉的風險、消耗大量可用來生育和獵食的時間？”
Jessica Florence
催眠激素的尋找之路並非不成功。科學家已確認部分能導致睡眠的物質，其中包括一種叫做腺苷（adenosine）的分子，在小鼠清醒的狀態下，這種分子似乎會在小鼠腦中的某些位置聚集，然後再在睡眠過程中流失。腺苷非常有趣，因為它似乎是咖啡因進入體內後所作用的受體。當咖啡因與之結合，腺苷便不能聚集，從而賦予咖啡提神的能力。但對催眠激素的研究還並不能完全解釋身體是如何記錄睡眠壓力的。
那麼，腺苷從何而來？沒有人知道。有人說是來自神經元，也有人說這是另一類腦細胞……對此學界還沒能達成任何共識。但 Yanagisawa 認為，無論如何，它們都不用於儲存。換句話說，這些物質本身似乎並不關乎睡眠壓力的儲存，只在於如何應對。
睡眠誘導物質可能來自神經元間建立新連接的過程。美國威斯康辛大學從事睡眠研究的科學家 Chiara Cirelli 和 Giulio Tononi 認為，創建這些連接或突觸是大腦清醒階段的功能，那麼也許在睡眠過程中，大腦所做的就是減少不重要的內容，例如消除某些記憶，或對其不具有意義的資訊。Tononi 推測說：“睡眠是以一種對大腦有益的方式來消除記憶的。”另一研究團隊發現了一種蛋白質，能進入很少使用的突觸，導致突觸被破壞，並且有時這種蛋白質能在腺苷水準高的情況下也做到這一點。這或許就意味著睡眠的目的是讓清理發生。
跟睡眠相關的生物學仍存有大量的未知資訊。築波研究所的研究員 Yu Hayashi 領導的研究團隊，正在進行將小鼠腦中的一組特定腦細胞摧毀的研究，並期待這一實驗能產生驚人的效果。當小鼠即將進入睡眠狀態時，尤其是處於快速眼動睡眠時，研究人員就反復地將它們弄醒。這能導致嚴重的快速眼動睡眠壓力，消除這些睡眠壓力需要小鼠在下次睡眠中用更長的睡眠時間來進行彌補。但是如果沒有這套特定的細胞，小鼠或許能跳過快速眼動睡眠，且不需要在下一次睡眠中進行補償。不過，小鼠是否能在這樣的試驗下完全不受傷害是另一個需要探討的問題。
Yanagisawa 和他的合作者在發現一種名為食欲素（orexin）的神經遞質後，意識到缺少食欲素的小鼠之所以會一直崩潰的原因是它們正在入睡。這種神經遞質正是發作性嗜睡症患者所缺失的。這一發現對針對這類疾病展開的基礎研究有著非常大的幫助。築波研究所的一群化學家正在與一家製藥公司合作，研究食欲素模擬物的治療潛力。
近來，Yanagisawa 正開展一項旨在識別與睡眠有關的基因的大型篩選專案。專案中的每一隻小鼠都暴露於會引起突變的物質下，每只小鼠都配有自己的腦電圖感測器，已有8000多隻小鼠在觀察中進入睡眠狀態。
如果哪只小鼠的睡眠狀態比較奇怪，例如醒來的次數過多，或睡眠時間過長，研究人員就會深入研究它們的基因組。如果突變可能是造成這一現象的原因，他們就會試圖對攜帶它的小鼠進行基因工程，然後研究這種突變為何能破壞睡眠。
幾年前，這個小組發現了一隻似乎無法擺脫睡眠壓力的小鼠。它的腦電圖結果顯示它一直過著疲憊不堪的生活，而通過基因工程被設計為攜帶這種突變的小鼠也表現出了相同的症狀。Yanagisawa 說：“攜帶這種突變體的小鼠比正常情況下有著更多高振幅的睡眠波形。它永遠處於睡眠不足的狀態。”這一突變位於一個叫做SIK3的基因中。突變體保持清醒的時間越長，SIK3蛋白質積累的化學標記就越多。研究人員將SIK3和另一種睡眠突變體的發現發表於2016年的《自然》雜誌中。
儘管我們尚不完全清楚SIK3與睡眠之間的關係，但它卻是一個讓研究人員為之興奮的發現。Yanagisawa說：“對於我們而言，可以確信的是SIK3是其中一個非常重要的角色。”
當科學家探究睡眠背後的神秘疑團時，這一次次的發現就如同黑夜中的燭光，指引著他們繼續前行。如何將這些零散的發現聯繫起來，拼湊成一幅更大的圖景，是科學家們正為之努力的目標。或許這一天很快就會到來。
在築波研究所裡的生活、睡眠、做夢的那一群小鼠的腦中，正封印著人類一直夢想解開的一個巨大的秘密，而這也是我們自己的秘密。
Jessica Florence
催眠激素的尋找之路並非不成功。科學家已確認部分能導致睡眠的物質，其中包括一種叫做腺苷（adenosine）的分子，在小鼠清醒的狀態下，這種分子似乎會在小鼠腦中的某些位置聚集，然後再在睡眠過程中流失。腺苷非常有趣，因為它似乎是咖啡因進入體內後所作用的受體。當咖啡因與之結合，腺苷便不能聚集，從而賦予咖啡提神的能力。但對催眠激素的研究還並不能完全解釋身體是如何記錄睡眠壓力的。
那麼，腺苷從何而來？沒有人知道。有人說是來自神經元，也有人說這是另一類腦細胞……對此學界還沒能達成任何共識。但 Yanagisawa 認為，無論如何，它們都不用於儲存。換句話說，這些物質本身似乎並不關乎睡眠壓力的儲存，只在於如何應對。
睡眠誘導物質可能來自神經元間建立新連接的過程。美國威斯康辛大學從事睡眠研究的科學家 Chiara Cirelli 和 Giulio Tononi 認為，創建這些連接或突觸是大腦清醒階段的功能，那麼也許在睡眠過程中，大腦所做的就是減少不重要的內容，例如消除某些記憶，或對其不具有意義的資訊。Tononi 推測說：“睡眠是以一種對大腦有益的方式來消除記憶的。”另一研究團隊發現了一種蛋白質，能進入很少使用的突觸，導致突觸被破壞，並且有時這種蛋白質能在腺苷水準高的情況下也做到這一點。這或許就意味著睡眠的目的是讓清理發生。
跟睡眠相關的生物學仍存有大量的未知資訊。築波研究所的研究員 Yu Hayashi 領導的研究團隊，正在進行將小鼠腦中的一組特定腦細胞摧毀的研究，並期待這一實驗能產生驚人的效果。當小鼠即將進入睡眠狀態時，尤其是處於快速眼動睡眠時，研究人員就反復地將它們弄醒。這能導致嚴重的快速眼動睡眠壓力，消除這些睡眠壓力需要小鼠在下次睡眠中用更長的睡眠時間來進行彌補。但是如果沒有這套特定的細胞，小鼠或許能跳過快速眼動睡眠，且不需要在下一次睡眠中進行補償。不過，小鼠是否能在這樣的試驗下完全不受傷害是另一個需要探討的問題。
Yanagisawa 和他的合作者在發現一種名為食欲素（orexin）的神經遞質後，意識到缺少食欲素的小鼠之所以會一直崩潰的原因是它們正在入睡。這種神經遞質正是發作性嗜睡症患者所缺失的。這一發現對針對這類疾病展開的基礎研究有著非常大的幫助。築波研究所的一群化學家正在與一家製藥公司合作，研究食欲素模擬物的治療潛力。
近來，Yanagisawa 正開展一項旨在識別與睡眠有關的基因的大型篩選專案。專案中的每一隻小鼠都暴露於會引起突變的物質下，每只小鼠都配有自己的腦電圖感測器，已有8000多隻小鼠在觀察中進入睡眠狀態。
如果哪只小鼠的睡眠狀態比較奇怪，例如醒來的次數過多，或睡眠時間過長，研究人員就會深入研究它們的基因組。如果突變可能是造成這一現象的原因，他們就會試圖對攜帶它的小鼠進行基因工程，然後研究這種突變為何能破壞睡眠。
幾年前，這個小組發現了一隻似乎無法擺脫睡眠壓力的小鼠。它的腦電圖結果顯示它一直過著疲憊不堪的生活，而通過基因工程被設計為攜帶這種突變的小鼠也表現出了相同的症狀。Yanagisawa 說：“攜帶這種突變體的小鼠比正常情況下有著更多高振幅的睡眠波形。它永遠處於睡眠不足的狀態。”這一突變位於一個叫做SIK3的基因中。突變體保持清醒的時間越長，SIK3蛋白質積累的化學標記就越多。研究人員將SIK3和另一種睡眠突變體的發現發表於2016年的《自然》雜誌中。
儘管我們尚不完全清楚SIK3與睡眠之間的關係，但它卻是一個讓研究人員為之興奮的發現。Yanagisawa說：“對於我們而言，可以確信的是SIK3是其中一個非常重要的角色。”
當科學家探究睡眠背後的神秘疑團時，這一次次的發現就如同黑夜中的燭光，指引著他們繼續前行。如何將這些零散的發現聯繫起來，拼湊成一幅更大的圖景，是科學家們正為之努力的目標。或許這一天很快就會到來。
在築波研究所裡的生活、睡眠、做夢的那一群小鼠的腦中，正封印著人類一直夢想解開的一個巨大的秘密，而這也是我們自己的秘密。