你有沒有過熬了一整夜趕報告、值夜班的經歷？明明喝了好幾杯咖啡強撐著清醒，腦子卻像生銹的齒輪，記不住新東西、反應遲鈍，連簡單的邏輯判斷都頻頻出錯。

為什么人類必須花三分之一的時間睡覺，才能讓大腦正常運轉？有沒有可能不用閉上眼睛進入睡眠狀態，就能讓疲憊的大腦得到休息、恢復認知能力？

過去我們總認為，睡眠是一個全局過程，要么全腦睡，要么全腦醒。但自然界中早有例外，例如海豚可以睜一只眼閉一只眼，一半大腦睡覺，另一半保持清醒。

2026年6月8日，美國威斯康星大學麥迪遜分校Chiara Cirelli教授團隊在《Nature Neuroscience》上發表了一項里程碑式的研究，首次證明在清醒小鼠的大腦皮層局部誘導出與非快速眼動（NREM）睡眠一致的神經元“開/關”交替活動，就足以獨立降低局部睡眠壓力、下調興奮性突觸強度，并完全恢復睡眠剝奪小鼠的記憶鞏固能力。

這意味著，睡眠的核心益處，也許不一定需要閉上眼睛才能獲得。

給清醒的大腦“局部催眠”的實驗設計

NREM睡眠（約占成年人睡眠的80%）是記憶鞏固和突觸穩態的關鍵階段。其特征是皮層神經元群體以約1Hz的慢頻率，同步地交替出現“開”期（活躍放電）和“關”期（集體靜默）。這種慢波振蕩（SWA）是衡量睡眠壓力的金標準：清醒越久，SWA越高，隨后睡眠越深。

團隊構建了三種轉基因小鼠模型，通過雙側硅探針電生理記錄和光遺傳學調控技術，在清醒小鼠的單側皮層局部誘導類似NREM睡眠的開/關活動。一種方法是激活抑制性神經元（SOM+），產生正向慢波；另一種是直接抑制興奮性錐體神經元，產生負向慢波；第三種作為對照，實現持續性抑制而非周期性開/關。

為了驗證這種人工睡眠的效果，團隊通過5 小時新物體睡眠剝奪法積累睡眠壓力，在最后 30 分鐘進行干預，以對側同源腦區為對照，排除全身因素干擾。

局部皮層網絡的長時程記錄與光遺傳操控

核心功能驗證：睡眠壓力釋放與突觸穩態調節

在清醒小鼠中誘導單側皮層開/關活動30分鐘后，研究者讓小鼠自由睡眠，并比較刺激側與對側未刺激腦區的SWA。

結果顯示，誘導開 / 關活動后，干預側皮層后續 NREM 睡眠的慢波活動（SWA，睡眠壓力金標準）顯著降低。這種效應源于神經元同步性下降，且僅周期性開 / 關有效，同等程度的持續性抑制無效。此外，干預還下調了突觸強度標志物 GluA1 及其磷酸化水平，效果與自然睡眠 6-7 小時相當。、

因此，在清醒狀態下誘導皮層開/關節律，可局部釋放睡眠壓力，并可在分子層面模擬睡眠的突觸穩態調節功能。

清醒狀態下誘導神經元靜息期，可降低大腦皮層興奮性突觸的分子標志物水平

功能驗證：記憶鞏固能力的恢復

團隊采用地板紋理識別（FTR）任務測試小鼠的記憶能力。小鼠先在兩側紋理相同的箱內探索，學習區分兩種不同的地板紋理。這是一種依賴皮層活動的觸覺記憶任務，已知需要NREM睡眠來鞏固。

小鼠先探索雙側相同紋理的箱體 15 分鐘，隨后分為自由睡眠、1 小時睡眠剝奪、睡眠剝奪同時雙側誘導開 / 關活動三組。24 小時后測試顯示，睡眠剝奪組記憶嚴重受損，而誘導組表現與自由睡眠組完全一致，證明人工誘導的開 / 關活動可完整保留睡眠依賴的記憶鞏固功能。

也就是說，清醒狀態下誘導皮層開/關節律，足以恢復睡眠剝奪小鼠的記憶鞏固能力。

睡眠剝奪期間雙側誘導神經靜息期，可恢復小鼠在新型地板紋理識別任務中的記憶能力

一張圖看懂：讓大腦局部打盹，就能獲得睡眠的三大好處？

本研究證實，NREM 睡眠的核心功能并非依賴于全身的睡眠狀態，而是由皮層神經元周期性的開 / 關活動直接介導。研究打破了 “必須進入睡眠狀態才能獲得睡眠益處” 的傳統認知，為理解睡眠的本質機制提供了關鍵證據。

正常睡眠

全身進入NREM睡眠 → 皮層神經元產生自然的“開/關”節律 →

三項功能：釋放睡眠壓力（SWA降低）；下調突觸強度（GluA1水平降低）；鞏固記憶（能區分新舊刺激）

清醒狀態下人工干預

光遺傳誘導皮層“開/關”節律 → 與自然睡眠相同的效果，而且只發生在干預側半球：釋放睡眠壓力（僅干預側SWA降低）；下調突觸強度（GluA1水平降低）；鞏固記憶

小編寄語：

本研究證明，記憶鞏固不是需要“全身睡眠”這個整體狀態，而是需要“皮層神經元以特定節律開/關”這個局部過程。

這也解釋了為什么有些人在極度疲勞時，會不自覺地走神或發呆，因為那可能你的大腦皮層正在試圖“局部打盹”，以維持基本功能。

對于需要保持清醒的特定職業（如飛行員、醫生、士兵），未來或許可以通過經顱電刺激或磁刺激，在特定腦區誘導出“開/關”節律，讓他們在清醒狀態下獲得睡眠的核心益處。

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

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