睡眠对所有动物来说都非常重要，睡眠不足的最显著表现就是精神不振。以往的科学研究还发现，睡眠对长期记忆至关重要，从人类到果蝇，蜜蜂到海兔，许多动物都需要睡眠来巩固记忆。
不过，了解特定记忆是如何在睡眠中得到巩固，这一直是生物学中的一大挑战。
如果有一个简单、明确，也依赖睡眠来巩固记忆的神经系统，将有助于我们理解睡眠影响记忆的潜在机制。
这一次，科学家将目光瞄准了一种蠕虫——秀丽隐杆线虫。
美国加州大学 Noëlle D. L’Étoile、圣何塞州立大学Miri K. VanHoven近日在Cell 在线发表题为《Sleep is required to consolidate odor memory and remodel olfactory synapses》的研究论文，通过研究秀丽隐杆线虫保存记忆的细胞和特定的连接，发现睡眠是巩固气味记忆和重塑嗅觉突触所必需的。
为什么是它？
大而复杂的大脑让人类成为地球上最聪明的生物，但860亿个神经元也为研究带来巨大难度。而即使是果蝇，也有大约20万个神经元。
秀丽隐杆线虫是种非常微小的蠕虫，它的神经系统颇为紧凑，只有302个神经元神经系统，并且其许多单个神经元的功能已被确定，整个突触连接组已被阐明。因此，科学家决定以秀丽隐杆线虫为模型，来研究睡眠如何影响控制学习和记忆改变行为的单个神经元之间的联系。
不同寻常的挑战
不过，研究还是面临着一个不同寻常的挑战，那就是如何确定这种身长不过毫米的蠕虫何时真正处于睡眠状态。
秀丽隐杆线虫没有四肢，也没有明确的睡眠阶段，因此区分睡眠和清醒的秀丽隐杆线虫成了研究中最关键而棘手的任务。
在观察了数百只秀丽隐杆线虫后，研究人员发现了它们的一些睡眠特征，比如运动减少、特定的姿势、唤醒的阈值升高，以及广泛改变的神经元活动模式。
此外，在睡着时，这些小蠕虫子会变得笔直，只有头部有一点弯曲。虽然它们不喜欢到处走动，但它们还是忍不住要边睡边吃东西。因此它们的摄食量虽然会减少，但不会降为零。
对蠕虫的“魔鬼”训练
在实验中，研究人员用丁酮对这些蠕虫进行了气味训练。
丁酮是一种通常对秀丽隐杆线虫很有吸引力的、具有甜味的化合物。秀丽隐杆线虫会通过一种名为AWC的神经元，来检测丁酮的气味。接着，AWC会与三对名为AIY、AIA和AIB的神经元相连，形成突触。经过了丁酮的气味训练的秀丽隐杆线虫，其神经系统中的AWC-AIY突触数量会显著减少，这表明记忆形成。
接着，研究人员开始测试经过了气味训练，睡眠对于这种记忆的维持是否会产生影响。
一般在训练之后，秀丽隐杆线虫会倾向于休息。于是每15分钟，研究人员就会轻轻摇晃一部分睡眠中的蠕虫，扰乱它们的睡眠。
结果发现，在进行了气味训练后，能够立即享受不间断睡眠的秀丽隐杆线虫，可以在16小时后仍然忽略丁酮的气味；但是那些在训练后1-2小时内被剥夺睡眠的秀丽隐杆线虫，则比那些没有受到睡眠干扰的蠕虫表现出更强烈的突触连接，并且在16小时后不记得要避开丁酮。
研究人员还发现，这些秀丽隐杆线虫有一个关键的睡眠窗口，即训练后的1-2小时，在此期间它们会巩固自己的记忆。当它们的睡眠在训练后的2-6小时被打断时，对记忆的影响将有所不同。
该研究表明，在最简单的神经系统中，睡眠对于气味记忆的巩固来说必需的。它为科学家在细胞水平和分子水平上深入研究睡眠期间发生的过程铺平了道路，同时也为与睡眠有关的古老问题提供了解答，即睡眠的目的是什么，它与记忆又有何联系。
无论如何，好好睡觉总是没错的。
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