睡眠是一种在哺乳动物、鸟类和鱼类等生物中普遍存在的自然休息状态，甚至在无脊椎动物如果蝇中也有这种现象。睡眠的特征包括减少主动的身体运动，对外界刺激反应减弱，增强同化作用（生产细胞结构），以及降低异化作用水平（分解细胞结构）。

据世界卫生组织数据显示，全球睡眠障碍率达27%，在中国，成年人失眠发生率高达38.2%，50%的学生存在睡眠不足。即超过了3亿中国人存在睡眠障碍，且更让人吃惊的是该数据仍在逐年上升。

睡眠障碍对生活质量的负面影响很大，但相当多的病人没有得到合理的诊断和治疗。睡眠障碍现已成为威胁世界各国公众的一个突出问题，近些年，睡眠医学发展也突飞猛进，神经科学论坛小编团队为此每年一度年终盘点评选出即将过去的2021年度世界睡眠医学十大科学进展以期促进中国睡眠医学更快的发展。

0     1 Nat Commun：沉睡时，我们大脑在想些什么？

人类有三分之一的时间在睡眠中度过。但是，大脑在这么长的时间里做了些什么呢？由于人类还没有找到可以翻译大脑活动的工具，因此，我们目前仍然无法知道大脑在睡眠中到底想了些什么。然而，我们知道睡眠对巩固记忆和情绪管理起着重要作用：当我们睡着后，我们的大脑就会重新激活白天建立的记忆轨迹，帮助我们调节情绪。一项来自瑞士日内瓦大学的科学家们通过人工智能方法解码了睡眠过程中的大脑活动。该研究小组分析了功能性磁共振成像（fMRI）和脑电图（EEG）提供的数据后发现，大脑在深度睡眠时的工作就是整理白天处理的数千条信息。事实上，到了晚上，不再接受外界刺激的大脑可以对所有的记忆进行评估，以便只保留最有用的记忆。为了完成以上的工作，大脑会在不同区域之间建立内部对话机制。该研究发现将获得的奖励和特定的信息相关联就会促使大脑形成长期记忆。研究成果发表在2021年7月Nat Commun杂志上。

研究在比较了清醒时和睡眠阶段的MRI扫描结果发现，大脑在深度睡眠期间的激活模式与游戏阶段记录活动方式的非常相似。而且，很明显，大脑通过激活清醒时使用的区域，重新体验了游戏的胜利，而不是游戏的失败。你一入睡，大脑活动就会改变。随着睡眠的深入，志愿者的大脑又开始“思考”这两个游戏，而且，有意思的是，大脑在进入深度睡眠时几乎只考虑自己获胜的游戏。

两天后志愿者们进行了一项记忆测试：一个是识别游戏中的所有面孔，另一个是找到迷宫的起点。同样，和游戏有关的脑区在睡眠中激活的越多，记忆表现就越好。也就是说，当奖赏在睡眠中被自发激活时，与奖赏又关的记忆会更强。这项研究拓展了睡眠中大脑的研究方法，在大脑每天晚上睡眠中所做的不可思议的工作方面开辟了一个新的视角。

信源：Sterpenich V, et al.  Reward biases spontaneous neural reactivation during sleep. Nat Commun. 2021 Jul 6;12(1):4162. doi: 10.1038/s41467-021-24357-5.

0     2 Science子刊：睡得越少会导致“傻”得越快！

目前研究已表明睡眠中断通过增加诸如β淀粉样蛋白（Aβ）之类的疾病相关蛋白在大脑中的积累而提高了阿尔茨海默病（AD）的风险。在一项来自美国贝勒医学院等研究机构的研究发现在AD动物模型中，通过使丘脑网状核（thalamic reticular nucleus, TRN）的活动恢复正常来恢复正常睡眠，可以减少Aβ斑块在大脑中的积累。这一研究发现表明TRN不仅可能在与AD相关的症状中发挥先前未被发现的驱动作用，而且恢复它的正常活动可能是这种严重疾病的一种潜在治疗方法。相关研究结果发表在2021年11月的Science Translational Medicine期刊上。    

研究首先确定AD小鼠模型在正常睡眠时间内是否会比没有这种疾病的小鼠更经常醒来。通过使用无线系统记录它们的大脑活动，发现AD小鼠确实比非AD小鼠醒来的次数多50%。此外，AD小鼠的慢波睡眠（slow wave sleep）少于正常数量，慢波睡眠是一种深度恢复性睡眠，在这种睡眠中，废物和代谢物从大脑中清除。这是在疾病进展的早期阶段观察到的，在这些AD小鼠出现记忆障碍之前。这一发现对这种人类疾病有重要意义，因为已有研究表明，认知正常人的睡眠片断化和其他睡眠障碍与AD风险增加有关。当AD小鼠变老，长大到大约3到5个月时，它们的睡眠继续受到干扰，它们也出现了记忆障碍。

研究再通过使用化学遗传系统（一种允许人们以化学方式激活特定细胞的技术）激活AD小鼠模型中的TRN神经元。研究发现在对TRN进行单轮化学遗传激活后，AD小鼠醒来的次数减少，慢波睡眠的时间增加，睡眠的持续改善以及Aβ的积累显著减少。

信源：Rohan Jagirdar, et al. Restoring activity in the thalamic reticular nucleus improves sleep architecture and reduces Aβ accumulation in mice. Science Translational Medicine, 2021, doi:10.1126/scitranslmed.abh4284.

0     3 Brain：为何一天睡10个小时还是精神不振？

多项研究将睡眠时间短和长与未来的认知障碍联系起来。由于睡眠和AD的风险随着年龄的增长而变化，因此需要进一步了解睡眠和认知之间的关系如何随时间而变化。近期，来自华盛顿大学医学院神经病学系的专家假设认知功能的纵向变化将与总的睡眠时间、非快速眼动睡眠（NREM）和快速眼动睡眠（REM）的时间、睡眠效率和非快速眼动慢波活动有非线性关系，结果发表在2021年9月Brain杂志上。

为了验证这一假设，研究人员在100名参与者中监测了4-6个晚上的睡眠-觉醒活动，这些参与者纵向接受了标准化的认知测试、APOE基因分型以及AD生物标志物、CSF中总tau和Aβ42的测量。

为了评估认知功能，患者在每次临床就诊时都要完成神经心理学测试，包括自由和提示选择性记忆测试、逻辑记忆延迟回忆评估、数字符号替代测试和迷你精神状态检查。在队列中对这四项测试中的每一项进行Z型评分，并取其平均值来计算临床前AD的认知综合得分。使用广义加性混合效应模型估计了横断面睡眠参数对纵向认知表现的影响。

结果显示睡眠时间单独就足以影响大脑认知能力的变化——在7-8小时睡眠时长时认知受损风险最低。由认知综合指标衡量的认知功能的纵向变化在总睡眠时间（P