早上好，我是脑叔，一个爱聊脑的家伙。
没有人能永远保持清醒。当我们醒着的时候，我们对睡眠的需求会逐渐增加。如果我们剥夺自己的睡眠，我们的大脑功能——比如注意力或判断力——就会受损，睡眠就变得不可抗拒。
虽然睡眠至关重要，但直到现在，我们还不知道大脑的哪个结构会告诉我们什么时候会疲倦。但我们最近在实验小鼠身上进行的研究表明，大脑皮层负责最复杂的大脑功能，包括感知、语言、思维和偶发记忆，它能帮助我们追踪睡眠需求。
时钟和沙漏
为了确保睡眠充足，我们的大脑使用了两种工具：时钟和沙漏。我们的生物钟帮助我们保持 24 小时的节奏。它是由视交叉上核控制的，这是我们大脑深处的一小块区域。它协调各个器官的节奏，帮助我们晚上入睡，早上醒来。
但是我们的生物钟只是一个向导——它不是睡眠的主要调节器。相反，大脑使用一个“沙漏”来记录我们已经积累的睡眠时间。这个沙漏会在我们清醒时慢慢清空，然后在我们熟睡时重新填满。这就是为什么我们能够在需要的时候保持更长时间的清醒，并在第二天晚上通过打盹或延长睡眠时间来弥补睡眠不足。
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虽然我们对生物钟的位置有了很好的了解，但对沙漏的位置仍然存在争议。大约100年前，维也纳神经学家康斯坦丁·冯·伊科诺莫(Constantin von Economo)认为，下丘脑前部和前脑与脑干的交界处——也就是我们眼球运动开始的地方——对清醒-睡眠状态至关重要。从那以后，人们发现了许多可以在清醒和睡眠之间切换大脑的中心，但还没有发现计时中心。
一些研究人员提出，大脑并不会测量我们清醒的时间——相反，它会追踪我们清醒时大脑的工作强度，并相应地调整我们所需的睡眠量。支持这一理论的研究发现，当过度工作时，大脑皮层的个别区域会短暂关闭，即使大脑的其他部分仍然清醒。这种个别大脑区域的暂时关闭被称为“局部睡眠”，被认为是一种让大脑细胞恢复的机制。虽然人可能不会注意到，但这种局部关闭会深刻影响一个人的表现——比如在开车的时候。
但是，如果大脑皮层的个别部分经常在他们觉得需要的时候进入局部睡眠状态，那么我们的大脑就会变得非常低效。因此，人们认为大脑皮层不仅会产生局部睡眠，还会激活主要的睡眠中枢。
大脑皮层
为了测试大脑皮层是否真的负责跟踪我们的睡眠需求，我们使小鼠大脑皮层中的一组细胞失活。这阻止了它们的皮层向其他神经元发送信号。
我们观察到，这些老鼠每天保持清醒的时间比其他老鼠长3个小时，而且当它们在正常的就寝时间之外保持清醒时，它们并没有适当地补觉。但是，尽管沙漏在这些老鼠身上跑得更慢，时钟却没有改变。因此，即使我们的老鼠被放置在持续黑暗的环境中几天，它们也能像皮质正常的老鼠一样保持正常的睡眠-觉醒节奏。
尽管我们已经证明大脑皮层在调节睡眠方面起着重要作用，但我们仍然不知道为什么这个特定的大脑区域会调节我们的睡眠需求。
大脑皮层是最复杂的大脑区域之一。它可以永久性地重新调整其结构连接，以存储新记忆和消除旧记忆，并在信息处理过程中消耗大量能量。原则上，任何神经元都可能有一种机制，让它在过度使用而受损之前就关闭，而大脑皮层可能是最需要睡眠的区域，它能第一时间告诉我们什么时候累了，需要多少睡眠。
如果大脑皮层确实在让我们感到疲倦的过程中扮演了如此重要的角色，我们是否可以通过某种方式操纵大脑皮层来改变我们对睡眠的需求? 近年来，人们开发出了几种技术，通过放置在头部的电极垫或头骨上方的磁线圈，从外部刺激大脑。这两种方法都能产生电流，从而调节神经元用于相互交流的电信号。因此，研究人员可以通过这种方法改变大脑皮层等特定区域的活动。
事实上，这些技巧中至少有一种技术似乎能让大脑暂时变得更加清醒，并能将第二天晚上的睡眠时间减少约 25 分钟。因此，在不久的将来，大脑皮层可能会成为类似的操纵睡眠需求方法的目标。
即使研究人员能找到这样做的方法，这也并不一定意味着你能比现在睡得更少、做得更多。抑制睡眠可能是危险的，因为睡眠在我们的身体和大脑中发挥着几种至关重要但仍鲜为人知的功能，如记忆处理、确保我们的免疫系统和新陈代谢正常运行等。但是，对于我们中许多难以感到疲倦和入睡的人来说，操纵大脑皮层可能会成为我们在难以入睡时触发睡眠的一种方法。
参考文献：
http://www.bizhizu.cn/photoview/2416/10.html
https://www.nature.com/articles/s41593-021-00894-6
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