Nat Neurosci | 睁着眼睛也能“局部睡眠”？突破性研究揭示诱导清醒小鼠皮层开闭节律可发挥睡眠功能

你有没有过熬了一整夜赶报告、值夜班的经历？明明喝了好几杯咖啡强撑着清醒，脑子却像生锈的齿轮，记不住新东西、反应迟钝，连简单的逻辑判断都频频出错。

为什么人类必须花三分之一的时间睡觉，才能让大脑正常运转？有没有可能不用闭上眼睛进入睡眠状态，就能让疲惫的大脑得到休息、恢复认知能力？

过去我们总认为，睡眠是一个全局过程，要么全脑睡，要么全脑醒。但自然界中早有例外，例如海豚可以睁一只眼闭一只眼，一半大脑睡觉，另一半保持清醒。

2026年6月8日，美国威斯康星大学麦迪逊分校Chiara Cirelli教授团队在《Nature Neuroscience》上发表了一项里程碑式的研究，首次证明在清醒小鼠的大脑皮层局部诱导出与非快速眼动（NREM）睡眠一致的神经元“开/关”交替活动，就足以独立降低局部睡眠压力、下调兴奋性突触强度，并完全恢复睡眠剥夺小鼠的记忆巩固能力。

这意味着，睡眠的核心益处，也许不一定需要闭上眼睛才能获得。

给清醒的大脑“局部催眠”的实验设计

NREM睡眠（约占成年人睡眠的80%）是记忆巩固和突触稳态的关键阶段。其特征是皮层神经元群体以约1Hz的慢频率，同步地交替出现“开”期（活跃放电）和“关”期（集体静默）。这种慢波振荡（SWA）是衡量睡眠压力的金标准：清醒越久，SWA越高，随后睡眠越深。

团队构建了三种转基因小鼠模型，通过双侧硅探针电生理记录和光遗传学调控技术，在清醒小鼠的单侧皮层局部诱导类似NREM睡眠的开/关活动。一种方法是激活抑制性神经元（SOM+），产生正向慢波；另一种是直接抑制兴奋性锥体神经元，产生负向慢波；第三种作为对照，实现持续性抑制而非周期性开/关。

为了验证这种人工睡眠的效果，团队通过5 小时新物体睡眠剥夺法积累睡眠压力，在最后 30 分钟进行干预，以对侧同源脑区为对照，排除全身因素干扰。

局部皮层网络的长时程记录与光遗传操控

核心功能验证：睡眠压力释放与突触稳态调节

在清醒小鼠中诱导单侧皮层开/关活动30分钟后，研究者让小鼠自由睡眠，并比较刺激侧与对侧未刺激脑区的SWA。

结果显示，诱导开 / 关活动后，干预侧皮层后续 NREM 睡眠的慢波活动（SWA，睡眠压力金标准）显著降低。这种效应源于神经元同步性下降，且仅周期性开 / 关有效，同等程度的持续性抑制无效。此外，干预还下调了突触强度标志物 GluA1 及其磷酸化水平，效果与自然睡眠 6-7 小时相当。、

因此，在清醒状态下诱导皮层开/关节律，可局部释放睡眠压力，并可在分子层面模拟睡眠的突触稳态调节功能。

清醒状态下诱导神经元静息期，可降低大脑皮层兴奋性突触的分子标志物水平

功能验证：记忆巩固能力的恢复

团队采用地板纹理识别（FTR）任务测试小鼠的记忆能力。小鼠先在两侧纹理相同的箱内探索，学习区分两种不同的地板纹理。这是一种依赖皮层活动的触觉记忆任务，已知需要NREM睡眠来巩固。

小鼠先探索双侧相同纹理的箱体 15 分钟，随后分为自由睡眠、1 小时睡眠剥夺、睡眠剥夺同时双侧诱导开 / 关活动三组。24 小时后测试显示，睡眠剥夺组记忆严重受损，而诱导组表现与自由睡眠组完全一致，证明人工诱导的开 / 关活动可完整保留睡眠依赖的记忆巩固功能。

也就是说，清醒状态下诱导皮层开/关节律，足以恢复睡眠剥夺小鼠的记忆巩固能力。

睡眠剥夺期间双侧诱导神经静息期，可恢复小鼠在新型地板纹理识别任务中的记忆能力

一张图看懂：让大脑局部打盹，就能获得睡眠的三大好处？

本研究证实，NREM 睡眠的核心功能并非依赖于全身的睡眠状态，而是由皮层神经元周期性的开 / 关活动直接介导。研究打破了 “必须进入睡眠状态才能获得睡眠益处” 的传统认知，为理解睡眠的本质机制提供了关键证据。

正常睡眠

全身进入NREM睡眠 → 皮层神经元产生自然的“开/关”节律 →

三项功能：释放睡眠压力（SWA降低）；下调突触强度（GluA1水平降低）；巩固记忆（能区分新旧刺激）

清醒状态下人工干预

光遗传诱导皮层“开/关”节律 → 与自然睡眠相同的效果，而且只发生在干预侧半球：释放睡眠压力（仅干预侧SWA降低）；下调突触强度（GluA1水平降低）；巩固记忆

小编寄语：

本研究证明，记忆巩固不是需要“全身睡眠”这个整体状态，而是需要“皮层神经元以特定节律开/关”这个局部过程。

这也解释了为什么有些人在极度疲劳时，会不自觉地走神或发呆，因为那可能你的大脑皮层正在试图“局部打盹”，以维持基本功能。

对于需要保持清醒的特定职业（如飞行员、医生、士兵），未来或许可以通过经颅电刺激或磁刺激，在特定脑区诱导出“开/关”节律，让他们在清醒状态下获得睡眠的核心益处。

https://doi.org/10.1038/s41593-026-02318-9

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