研究发现快速眼动睡眠周期的长度与动物体温有关

研究发现快速眼动睡眠周期的长度与动物体温有关快速眼动睡眠首先发生在入睡后约90分钟。在紧闭的眼皮后面，你的眼睛快速地从一边跳到另一边。混合频率的脑波活动变得更接近清醒时的情况。呼吸变得更快和不规则，心率和血压增加到接近清醒的水平。人的大部分梦境发生在快速眼动睡眠中，尽管有些梦境也可能发生在其它周期中。这个时候，手臂和腿部肌肉会变得暂时麻痹，这使你无法在行动上表现出你的梦。随着年龄的增长，快速眼动睡眠中的睡眠时间会减少。西格尔说，这些发现表明在体温和快速眼动睡眠之间存在着以前没有观察到的关系，快速眼动睡眠是大脑高度活跃的一段睡眠。这项研究最近发表在《柳叶刀神经学》上，由西格尔教授撰写，他是加州大学洛杉矶分校简和特里-塞梅尔神经科学和人类行为研究所睡眠研究中心的负责人。鸟类的体温是所有温血动物（恒温动物）中最高的，为41°C（106°F），同时只有最少的快速眼动睡眠，为0.7小时。其次是人类和其他胎盘哺乳动物（37°C/99°F），大约是2小时的快速眼动睡眠），有袋动物（35°C/95°F，4.4小时的快速眼动睡眠），以及单孔目动物（主要是鸭嘴兽科及针鼹科，31°C/88°F，7.5小时的快速眼动睡眠）。脑温在非快速眼动睡眠中下降，然后在通常随后的快速眼动睡眠中上升。西格尔说，这种模式"使家温哺乳动物在非快速眼动睡眠中节省能量，而不会使大脑变得如此之冷，以至于对威胁没有反应"。人类的快速眼动睡眠量与其他家温动物相比既不高也不低，"破坏了一些建议快速眼动睡眠在学习或情绪调节中发挥作用的流行观点，"他说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332615.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332615.htm

研究称跳蛛或经历类似快速眼动的睡眠 甚至可能会做梦

研究称跳蛛或经历类似快速眼动的睡眠甚至可能会做梦据CNET报道，跳蛛可以说是最可爱的蛛形纲动物。一个科学家小组已经在这类蜘蛛身上观察到一种类似快速眼动睡眠的状态，这导致它们可能在做梦。现在对蜘蛛的研究还处于早期阶段，但初步结果很吸引人。康斯坦茨大学和德国马克斯-普朗克动物行为研究所的生态学家DanielaRoessler是本周发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上的一份关于跳蛛的报告的主要作者。Roessler在Twitter上发表了关于该研究结果的概述。Roessler在Twitter上分享了跳蛛的视频片段。这位研究人员发推文称：“有规律的阶段性蜷缩它们的腿，以似乎不受控制的动作抽动。让我们想起了很多睡着的狗或猫，我们问：这可能是快速眼动睡眠吗？”人类和其他一些动物会经历快速眼动（REM）睡眠，这种状态与做梦有关。你可能已经在行动中看到了这一点，狗或猫的眼睛在紧闭的眼睑下四处乱转，腿或脚抽搐，好像在追逐什么。蜘蛛不会像人类那样移动它们的眼睛，但它们会移动它们的视网膜。对科学家来说，幸运的是，幼体跳蛛是透明的，因此，当蛛形纲动物在夜间用丝线悬空休息时，该团队跟踪了小蜘蛛的视网膜运动。研究小组拍摄了几个小时的视频，观察到蜘蛛的腿蜷缩抽搐，而它们的视网膜在移动--这种组合表明它们处于类似快速眼动睡眠的状态。报告说，视网膜运动的阵势是一致的，有规律的持续时间和间隔，并在夜间增加。科学家们还没有准备好宣布跳蛛会做梦的消息，但Roessler称这种可能性“令人振奋”。“我们需要仔细研究快速眼动睡眠和类似快速眼动的行为在整个动物王国中可能是多么普遍，”Roessler在Twitter上说。“我们可能可以从中学习很多东西，因为即使在人类中，快速眼动睡眠仍然是一个很大的谜团。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302721.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1302721.htm

一个大脑区域在睡眠中教导另一个区域 将新数据转化为持久的记忆

一个大脑区域在睡眠中教导另一个区域将新数据转化为持久的记忆然而，准确地说，新的经验在睡眠中如何被处理仍然是一个谜。夏皮罗、宾夕法尼亚大学的博士生DhairyyaSingh和普林斯顿大学的KennethNorman现在从他们建立的一个神经网络计算模型中对这个过程有了新的认识。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中，他们表明，当大脑在慢波和快速眼动（REM）睡眠中循环时（大约每晚发生五次），海马体向新皮层传授它所学的知识，将新奇、短暂的信息转变为持久的记忆。"这不仅仅是大脑中局部电路的学习模型。"宾夕法尼亚州心理学系助理教授夏皮罗说："这是一个大脑区域如何在睡眠期间教导另一个大脑区域，在这个时候没有来自外部世界的指导。这也是一个关于我们如何随着环境的变化而优雅地学习的提议。"安娜-夏皮罗是文理学院心理学系的助理教授。图像来源：宾夕法尼亚大学广义上，夏皮罗研究人类的学习和记忆，特别是人们如何获得和巩固新信息。她长期以来一直认为睡眠在这里起到了一定的作用，她和她的团队一直在实验室里进行测试，记录参与者睡眠时大脑中发生的情况。她的团队还建立了神经网络模型来模拟学习和记忆功能。具体到这项工作，夏皮罗和同事们建立了一个神经网络模型，该模型由海马体和新皮层组成，海马体是大脑的新记忆中心，负责学习世界的日常、偶发信息，而新皮层则负责语言、高级认知和更永久的记忆存储等方面。在模拟睡眠过程中，研究人员可以观察并记录这两个区域的模拟神经元在什么时候发射，然后分析这些活动模式。该团队使用他们建立的大脑启发式学习算法进行了几次睡眠模拟。模拟结果显示，在慢波睡眠期间，大脑大多在海马体的引导下重温最近发生的事件和数据，而在快速眼动睡眠期间，它大多在新皮层区域的记忆存储的引导下重演之前发生的事情。DhairyyaSingh是文理学院心理学系的二年级博士生。图像来源：宾夕法尼亚大学"当两个大脑区域在非快速眼动睡眠期间连接起来时，那是海马体实际上在教导新皮质，"夏皮罗实验室的二年级博士生辛格说。"然后，在快速眼动睡眠阶段，新皮层重新激活，可以重放它已经知道的东西，巩固了数据在长期记忆中的地位。"他说，这两个睡眠阶段之间的交替也很重要。"当新皮层没有机会重放自己的信息时，我们看到那里的信息会被覆盖。我们认为你需要有交替的快速眼动期和非快速眼动期睡眠，才能发生强大的记忆形成。"这些发现与该领域已知的情况一致，尽管该模型的某些方面仍然是理论上的。"我们仍然需要对此进行测试，"Schapiro说。"我们的下一步将是进行实验，以了解快速眼动睡眠是否真的会唤起旧的记忆，以及这对将新的信息整合到你现有的知识中可能有什么影响。"因为目前的模拟是基于一个典型的成年人得到一晚健康的睡眠，他们不一定能转移到其他类型的成年人或不太理想的睡眠习惯。它们也没有提供对儿童情况的洞察力，因为儿童需要与成人不同的睡眠时长和类型。夏皮罗说，她看到她的模型在回答这些悬而未决的问题方面有很大的潜力。她说："有了这样一个工具，你就可以向许多方向发展，特别是因为睡眠结构在整个生命周期和各种疾病中都会发生变化，而我们可以在模型中模拟这些变化。"从长远来看，更好地了解睡眠阶段在记忆中的作用可能有助于为精神和神经疾病的治疗提供信息，因为睡眠不足是一种症状。辛格说，这对深度学习和人工智能也可能有影响。他说："我们受生物启发的算法可以为人工智能系统中更强大的离线记忆处理提供新的方向。这项连接睡眠和记忆形成的概念验证工作使该领域向这些目标迈进了一步。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332591.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332591.htm

深度睡眠的脑电波组合可预测血糖控制情况

深度睡眠的脑电波组合可预测血糖控制情况通过一项新的研究，加州大学伯克利分校的研究人员在理解为什么睡眠对血糖控制如此重要方面又前进了一步，这与深度睡眠期间产生的脑电波模式有关。睡眠阶段分为两大类：快速眼动（REM）和非快速眼动（NREM）睡眠。非快速眼动睡眠有三个阶段，你会经历这些阶段，其特点是睡眠越来越深。第三阶段非快速眼动睡眠是最深的阶段，约占成年人总睡眠时间的25%，是你醒来后感到休息的需要。在第三阶段非快速眼动睡眠期间，大脑主要产生大的δ波和所谓的慢速振荡，这可能有助于同步δ波和被称为睡眠主轴的连贯神经活动的爆发。先前的研究表明，慢速振荡和睡眠主轴的耦合会影响学习和记忆，但研究人员关注的是耦合对血糖的影响。该研究的通讯作者马修-沃克说："这些同步的脑电波就像一个手指，拨动了第一张多米诺骨牌，开始了相关的连锁反应，从大脑到心脏，再到外面，改变身体对血糖的调节。特别是，两种脑电波的结合，称为睡眠主轴和慢波，预示着身体对称为胰岛素的荷尔蒙的敏感性增加，从而有利地降低血糖水平。"在首先检查了647人的睡眠数据和他们第二天早上的血糖和胰岛素测量结果后，研究人员发现，脑波耦合预测了第二天的血糖控制，与年龄、性别、睡眠质量和时间等因素无关。该研究的主要作者RaphaelVallat说："深度睡眠脑波的这种特殊耦合比个人的睡眠时间或睡眠效率更能预测血糖。这表明在深度睡眠期间，这些大脑振荡的电生理质量和协调的芭蕾舞有其独特之处。"深入研究后，研究人员发现了一系列的生理步骤，这可能解释了这些深度睡眠的脑电波如何带来更好的血糖控制。他们发现，慢波和主轴更强、更频繁的耦合导致了副交感神经系统（PNS）的激活，该神经网络在压力或危险期过后使身体放松，这一点通过可变的心率得到了证明。他们还发现，副交感神经系统的激活增加了身体对葡萄糖调节激素胰岛素的敏感性，导致细胞从血液中吸收葡萄糖并防止血糖飙升。两种脑电波--慢速振荡和睡眠主轴--的结合产生了一种生理效应，预示着身体对胰岛素的敏感性增加，从而降低了血糖水平。Vallat说："在夜间睡眠的电气静态中，有一系列相连的关联，这样，深睡眠的脑电波预示着你的神经系统在第二天会重新校准和平静下来，这种对你的神经系统相当奇妙的相关舒缓作用，然后与你的身体对胰岛素的敏感性的重新启动有关，导致第二天更有效地控制血糖。"掌握了这些信息后，研究人员在1900人的大样本上复制了他们的研究。在第二组人群中，NREM睡眠期间的缓慢振荡-纺锤体耦合再次预测了空腹血糖的改善。"我们在不同的队列中复制了这些发现，我认为我们实际上开始对这些结果感到更有信心，"Vallat说。"但我要等其他人复制它之后才会真正开始相信；这就是我的英国式怀疑主义。"有趣的是，虽然该研究预测了深睡眠波对胰岛素敏感性的影响，但研究人员发现它并没有影响胰岛β细胞，即分泌胰岛素的细胞。研究人员指出，他们的发现并不与糖尿病和睡眠之间的关联相矛盾，也不对其作为疾病的风险因素提出挑战。他们说，相反，测量深睡眠波的耦合可以被看作是提供对糖尿病洞察力的一种额外方式。研究报告的共同作者VyomaShah说："除了揭示一种新的机制外，我们的结果还表明，这些深度睡眠脑电波可以作为某人第二天血糖水平的敏感标志，比传统的睡眠指标更有意义。为了增加这项新发现的治疗意义，研究结果还提出了一种新型的、非侵入性的工具--深度睡眠脑电波--用于绘制和预测某人的血糖控制。"如果不出意外的话，该研究再次强调了在管理糖尿病方面获得良好睡眠的重要性。该研究发表在《细胞报告医学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1370001.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1370001.htm

章鱼能够经历快速眼动睡眠并会做梦 就像我们一样

章鱼能够经历快速眼动睡眠并会做梦就像我们一样现在，来自冲绳科学与技术研究所（OIST）的研究人员与华盛顿大学（UW）合作，研究了来自日本的小型浅水章鱼Octopuslaqueus的大脑活动和模式化行为，并证实该动物不仅在这些"主动睡眠"时刻睡着，而且与我们自己的快速眼动（REM）睡眠有相似之处。当章鱼打盹时，它们的"安静睡眠"会被"活跃睡眠"中与快速眼动相关的短暂行为所打断，它们的图案会闪亮，它们的眼睛和手臂会抽搐，它们的呼吸频率会加快。虽然研究人员不能声称已经证明这些动物在做梦，但哺乳动物的快速眼动状态是最经常发生梦境的睡眠阶段。"所有的动物似乎都表现出某种形式的睡眠，甚至像水母和果蝇这样简单的动物，"该研究的高级作者和OIST的教授SamReiter说。"但长期以来，人们只知道脊椎动物会在两个不同的睡眠阶段之间循环。"在"安静睡眠"期间，章鱼的大脑发出了像我们这样的哺乳动物在非快速眼动睡眠期间看到的那种波形，被称为睡眠主轴，这被认为与巩固记忆有关。通过该研究的第一作者真野智之制作的显微镜，发现这些类似于睡眠纺锤形的电波起源于与学习和记忆有关的大脑区域，暗示它们的功能很像人类。华盛顿大学的LeenoyMeshulam说："两阶段睡眠在远亲生物中独立进化，比如章鱼，它们的大脑结构很大，但与脊椎动物完全不同，这一事实表明，拥有一个活跃的、类似觉醒的阶段可能是复杂认知的一个普遍特征。"当科学家们"用画笔轻轻地刷它们的皮肤"。这种在48小时内每两到三分钟打断一次的做法是为了看看睡眠剥夺对这两种睡眠状态会产生什么影响。这导致了更大的主动睡眠率，其启动速度更快，绝对肯定地揭示了这种闪烁和抽动的状态确实是睡眠。这项研究的共同第一作者、OIST的博士生AditiPophale说："这种补偿行为证明了活跃阶段是睡眠的一个重要阶段，是章鱼正常运作所需要的。"此外，对处于活跃睡眠状态的章鱼图案进行的高清拍摄显示，这些动物循环使用与清醒时相同的颜色和形状。虽然章鱼这样做也可能是为了在清醒时进行伪装的"练习"，或者只是为了保持色素细胞的健康，但它也可能表明动物正在回忆或重新学习其意识时期的时刻--就像梦境一样。在这个意义上，人类只有在醒来后才能口头报告他们做了什么样的梦，而章鱼的皮肤图案则是它们睡眠期间大脑活动的视觉读数。同时，同样是在OIST，与马克斯-普朗克脑研究所一起，科学家们发现了更多关于章鱼的表亲--墨鱼，以及它们纠正其伪装模式的能力如何表明它们的认知功能和对其变化的自主性比以前认为的要高得多。墨鱼是通过使用它们的皮肤器官--色斑，根据大脑神经元的指示收缩和放松以调整色素的方式融入环境的高手。令人惊叹的墨鱼头部显示其详细的图案StephanJunek/MaxPlanck脑科研究所但是，正如同样从事章鱼研究的SamReiter所发现的，魔鬼在细节中。"先前的研究表明，墨鱼只有有限的图案组件选择，它们会用这些组件来实现与环境的最佳匹配，"Reiter说。"但我们的最新研究表明，它们的伪装反应要复杂得多，也灵活得多--我们只是没能发现它，因为以前的方法没有那么详细或量化。"他们使用超高分辨率相机仔细检查欧洲墨鱼（Sepiaofficinalis）在快速循环背景下的皮肤，收集了大约20万张图像，并由一种人工智能进行分析。迷人的结果显示，该动物会循环使用各种图案，通过每个单独的色团（它们可能有数百万个色团）进行调整，直到它们确定一个它们认可的整体外观。这只动物不使用相同的变色路径来达到其最终的图案StephanJunek/MaxPlanck大脑研究所科学家们观察到它们的"颜色校正"，即使暴露在相同的背景下，通往最终图案的每条路径都是不同的，这表明它们的行为具有复杂性，而这种复杂性直到现在还没有被观察到。来自马克斯-普朗克脑科研究所的该研究的第一作者TheodosiaWoo说："墨鱼经常会超额完成它们的目标皮肤图案，暂停，然后再回来。换句话说，墨鱼并不是简单地检测背景并直接进入一个设定的模式，相反，它们很可能不断地收到关于其皮肤模式的反馈，并利用它来调整其伪装。"她补充说："它们究竟是如何接收这种反馈的--它们是否使用眼睛，或者它们是否对每个色斑周围的肌肉的收缩程度有一种感觉--我们还不知道。"该研究的共同第一作者、曾在马克斯-普朗克研究所工作的梁锡彤说："下一步是捕捉墨鱼大脑的神经记录，这样我们就能进一步了解它们究竟是如何控制其独特而迷人的皮肤模式化能力。"章鱼的研究和墨鱼的研究都发表在《自然》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368031.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368031.htm

随着北极变暖 雌性北极地松鼠结束冬眠的时间会先于雄性

随着北极变暖雌性北极地松鼠结束冬眠的时间会先于雄性对于生活在高纬度地区的许多物种来说，冬季温度对其适应度和种群动态都会产生根本性的影响。然而，北极的暖化速度比地球上大多数其它地方都快；不断上升的冬季气温正在改变迁徙或冬眠等动物的主要季节性行为的物候特征或发生时间。可是，尽管北极气候变暖速度很快，但很少有历时长久的研究将实际记录的气候变化与北极物种的生理反应结合起来。为了评估近来的气候变化对北极地松鼠（Urocitellusparriii）的生理所产生的影响，HelenChmura和同事将阿拉斯加北极两个地方的空气和土壤温度的长期记录与该种松鼠25年的冬眠记录相结合。他们发现，在过去的几十年里，永久冻土在冬季的冻结速度已经放缓，导致松鼠在冬眠期间上调体热的时机与持续时间发生变化。更重要的是，Chmura等人发现，对这种变暖的物候反应有性别差异——雌性松鼠结束冬眠的时间日益提前：在过去的25年中，它们在春天的活动季节提前了10天，但雄性松鼠则没有随着时间的推移而显示出这种变化。作者认为，这种物候特性的失配可能会对北极地松鼠的种群动态和北极食物网的功能产生各种持续性不良影响。虽然因温度升高导致的产热减少可以令松鼠节省能量，从而提高其在冬季的生存率，但冬眠季节的缩短也可能增加松鼠暴露于饥饿捕食动物的可能性，因而增加其死亡率，尤其是提前结束冬眠的雌性松鼠。松鼠雌雄两性间物候反应的不匹配也可能破坏其生殖率。作者说，在更长的时间尺度中，北极的持续变暖可能会导致雄性松鼠季节性的行为发生变化。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361885.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361885.htm