睡眠行为的生物学起源 - 睡眠压力源自特定脑细胞中线粒体的ATP过剩 睡眠不仅是大脑的休憩 更是身体能量供应系统必不可少的维护过程[4] - 睡眠剥夺导致果蝇特定神经元（dFBN）中编码线粒体呼吸链功能和ATP合成相关蛋白质的基因显著上调 对能量代谢系统产生巨大冲击[6] - 线粒体动力学（分裂/融合）是调控神经元兴奋性和睡眠需求的关键开关 分裂降低神经元兴奋性减少睡眠 融合增加神经元兴奋性延长睡眠[6][9] 线粒体功能与睡眠机制 - 清醒时dFBN神经元活动被抑制 ATP消耗减少 线粒体电子漏增加 导致神经元内ATP浓度升高[9] - 线粒体碎片化 线粒体-内质网接触点增加和线粒体自噬增强是对ATP过剩及潜在氧化压力的反应[9] - 人为解偶联电子传递链与ATP合成可降低睡眠需求 光控质子泵直接合成ATP则增加睡眠需求[9] 进化与代谢关联 - 有氧呼吸优化细胞内电子转移效率 释放前所未有的能量产出 为寒武纪大爆发和神经系统出现奠定基础[3] - 体型较小动物每克体重消耗更多氧气 睡眠时间更长且寿命更短 线粒体疾病患者常感极度疲劳和困倦[10] - 睡眠压力是需氧代谢带来的不可避免的副产物 高效能量生产需付出额外维护成本 睡眠是关键维护期[11]

睡眠剥夺致死机制研究 - 睡眠在所有动物物种中都是不可或缺的行为，长期睡眠剥夺（Pr-SD）会导致许多物种死亡，但哺乳动物中由睡眠剥夺诱导的致死性与睡眠稳态之间的核心分子基础仍不清楚[1] - 哈尔滨工业大学王志强团队研究发现，睡眠可防止大脑磷酸化蛋白质组的破坏以保障生存[2][3] - 过去研究已发现众多影响睡眠的因素，包括生物钟基因、神经回路、激酶信号通路和神经递质等，睡眠被认为是一种稳态系统，其核心分子基础应同时控制调节机制和主要功能[6] 睡眠剥夺研究方法 - 水上圆盘法（DOW）是一种研究睡眠剥夺的实验方法，通过将实验动物置于悬浮水面的圆盘上迫使其保持清醒，但该方法在大鼠和小鼠应用中存在局限性[10] - 研究团队在对大鼠进行DOW实验时观察到"不可逆转点"（PONE）状态，即使终止睡眠剥夺程序死亡也不可逆转，准确识别PONE状态有助于理解Pr-SD致死机制[11] 大脑磷酸化蛋白质组的关键作用 - 研究表明处于PONE状态的小鼠无法进入自然睡眠，且大脑磷酸化蛋白质组出现显著紊乱，这种紊乱与PONE状态密切相关而非睡眠剥夺时间长度[13] - 大脑激酶或磷酸酶功能障碍会影响PONE状态发展并导致睡眠异常，每天80分钟恢复性睡眠可显著延缓认知衰退并恢复大脑磷酸化蛋白质组[14] - 研究结论表明睡眠对于维持大脑磷酸化蛋白质组稳态至关重要，其紊乱可能影响由长期睡眠剥夺引起的致死以及睡眠调节[14]