人類大約三分之一的時間都在睡眠中，但睡眠的生物學觸發機制一直未能明確。儘管經過數十年的研究，科學家們仍然難以確定大腦為何需要休息的具體物理原因。
來自牛津大學的一項新研究或許改變了這一現狀。
研究人員發現，睡眠的壓力可能源於我們腦細胞深處的微小能量工廠——線粒體。這些結構負責將氧氣轉化為能量，當它們過度運作時，似乎會發出內部警報。
由Gero Miesenböck教授和Raffaele Sarnataro博士領導的團隊發現，特定腦細胞內線粒體的電壓壓力積聚會成為觸發睡眠的信號。
該研究在果蠅中進行，顯示當線粒體過度充電時，它們會洩漏電子。
Sarnataro博士表示：「當它們這樣做時，會產生對細胞有損害的反應性分子。」
這種電子洩漏會產生所謂的反應性氧物種，這些副產品在高量下會損害細胞結構。
大腦似乎對這種不平衡作出反應，啟動睡眠，以便細胞有機會重置，防止損害進一步擴散。這一發現為科學家們理解能量代謝在大腦健康中的作用開啟了新篇章。
研究團隊發現，專門的神經元像電路斷路器一樣運作。這些細胞測量電子洩漏，當壓力超過閾值時觸發睡眠反應。
通過操控這些神經元中的能量流動，無論是增加還是減少電子轉移，科學家們可以直接控制果蠅的睡眠時間。
他們甚至通過使用微生物蛋白質將電子替換為光能，繞過系統的正常輸入。結果仍然相同：更多的能量，更多的洩漏，更多的睡眠。
Miesenböck教授表示：「我們的目的是了解睡眠的意義，以及為何我們會感到需要睡眠。」
他解釋，當某些調節睡眠的神經元中的線粒體能量過載時，它們會開始洩漏電子。
當這種洩漏變得過於嚴重時，神經元會觸發睡眠，以防止損害加劇。
這些發現可能有助於解釋為何代謝與睡眠緊密相關。小型動物每克體重消耗更多氧氣的情況下，通常會睡得更多並且壽命較短。
與此同時，患有線粒體疾病的人即使在沒有體力活動的情況下也經常感到極度疲勞。這一新機制提供了一個潛在的解釋。
Sarnataro博士表示：「這項研究解答了生物學中的一個重大謎團。為什麼我們需要睡眠？答案似乎寫在我們細胞轉化氧氣為能量的過程中。」
這些見解可能不僅會改變睡眠科學，還可能影響醫生對慢性疲勞、神經系統疾病以及衰老過程的理解。
該研究已發表於《自然》期刊。
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