大脑细胞线粒体电子泄漏是触发睡眠需求的关键机制 牛津大学最新研究揭示 (大脑细胞线粒体能再生吗)
近日，牛津大学研究团队在《自然》杂志发表的一项突破性研究，从能量代谢的角度重新阐释了睡眠的生理机制，为理解睡眠需求提供了全新的生物学基础。该研究由格罗・米森博克教授与拉斐尔・萨尔纳塔罗博士共同领导，聚焦于大脑神经元中线粒体的功能状态及其在触发睡眠过程中的核心作用。
研究以果蝇为模型，重点观察了调控睡眠的关键神经元。实验发现，当这些神经元中的线粒体因能量代谢负荷过高而发生电子泄漏时，会生成活性氧等有害副产物。这种泄漏不仅可能造成细胞损伤，其本身还作为一种生物信号，直接促使大脑进入睡眠状态，以实现能量平衡的恢复。这一机制被形象地比喻为“细胞断路器”：当电子泄漏达到某一临界水平，神经元便会主动触发睡眠，防止能量过载引发的广泛损害。
值得注意的是，研究人员通过调控能量代谢路径——无论是增强或抑制电子流，甚至利用光能替代电子——均能有效操纵实验对象的睡眠行为。能量输入越多，电子泄漏现象越显著，睡眠需求也随之升高，进一步验证了能量失衡与睡眠触发之间的因果关系。
该研究的意义不仅在于首次从细胞能量层面揭示睡眠的生理动因，更对多个领域带来深远影响。它为睡眠与代谢、衰老乃至寿命之间的关联提供了机制性解释：例如，代谢率较高、耗氧量更大的动物通常睡眠时间更长而寿命较短；某些线粒体疾病患者所表现的异常疲劳，也可能源于同类能量监控机制的失调。
米森博克教授指出，尽管数十年来睡眠研究屡有进展，却始终缺乏对睡眠触发因素的明确生理解释。此项工作表明，睡眠的根本驱动力或深植于生命最基础的能量生产过程——有氧代谢之中。萨尔纳塔罗博士进一步强调，这一发现从最根本的细胞能量转换层面回应了“人为何需要睡眠”这一经典科学问题，为睡眠研究、神经疾病治疗及抗衰老策略的开发开辟了新的理论方向。
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