我们大多数人都需要更多的睡眠。当我们忙碌的一天慢慢过去时，我们会在想要多喝一杯咖啡的冲动和认知能力的下降中感受到这一点。睡眠与我们的思维密切相关，当我们获得充足睡眠时，思维会变得敏锐，而当我们睡眠不足时，思维会变得迟钝。
产生这些影响的因素对于神经科学家来说是熟悉的：帮助设定我们每日或昼夜节律的外部光和暗信号、“时钟”基因（充当内部计时器）以及通过称为突触的连接相互发出信号的神经元。但是，一旦我们入睡，这些因素如何相互作用以使大脑焕发活力仍然是个谜。
10月10日发表在《科学》杂志两篇论文上的研究结果将突触置于中心舞台。研究人员表明，这些神经元通讯节点是睡眠的内部准备和我们与睡眠相关的行为影响的汇合之处。细胞计时器有节奏地准备突触周围的区域，以期在睡眠期间构建突触蛋白。但新的研究结果表明，在缺乏睡眠的情况下，神经元会缩短其构建这些关键蛋白质的常规开关周期。*
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德克萨斯大学西南医学中心的神经科学家罗伯特·格林（Robert Greene）说，研究结果表明，大脑“正在为某个事件做准备，但这并不意味着你真的会坚持去做”，他没有参与这项研究。格林称这些研究“引人入胜”，并表示它们证实了内部计时与睡眠行为之间“长期以来被怀疑”的联系。
当我们感到困倦时，有两个因素在起作用：“睡眠压力”，即随着清醒时间的延长，枕头的诱惑力越来越大，以及我们的内部时钟发出信号，表明通常的睡觉时间已经到来。在两项研究之一中，苏黎世大学药理学和毒理学研究所的萨拉·B·诺亚（Sara B. Noya）及其同事表明，在小鼠中，内部时钟调节蛋白质生成的指令或转录本的节律性产生。他们发现，屈服于睡眠压力并上床睡觉会触发蛋白质产生的最后步骤。
诺亚的团队发现，在24小时内的两个高峰期，即在醒来和睡觉之前，认知相关脑区域的神经元在计时细胞的信号站中装满了这些转录本。“睡眠时间”转录本往往用于调节构建其他蛋白质的蛋白质，而“醒来时间”指令则用于与突触功能相关的蛋白质。这些储存的分子为睡眠期间突触的快速刷新奠定了基础。缺乏重要时钟基因的小鼠没有表现出这些峰值。
在规律的睡眠-觉醒周期中，使用这些指令构建的蛋白质也在黎明和黄昏时显示出峰值产量。然而，在睡眠剥夺的小鼠中，诺亚及其同事证明，细胞仍然产生许多转录本，但没有构建相关的蛋白质。这一结果意味着睡眠调节蛋白质构建的最后一步，以确保突触的稳健性。
然而，并非细胞制造的所有蛋白质都必然投入到积极的服务中。在一篇配套论文中，德国马丁斯里德路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学和马克斯-普朗克生物化学研究所的弗朗西斯卡·布鲁宁（Franziska Brüning）及其同事探讨了那些确实投入使用的蛋白质的节律性使用。磷酸分子的附着或去除就像一个开关，可以打开或关闭蛋白质，因此研究人员仔细研究了这个过程。他们发现，被磷酸盐标记的蛋白质水平也出现两次峰值，较大的峰值发生在醒来之前。与另一项研究中的蛋白质一样，睡眠剥夺也使这些峰值变平。
威斯康星大学麦迪逊分校的神经科学家基娅拉·奇雷利（Chiara Cirelli）说，研究人员每四个小时进行一次测量，这比早期通常在24小时内只看一个时间点的研究有所进步。奇雷利与他人合写了一篇评论这两篇论文的评论。“这是一个非常全面的整个明暗周期分析，”她说。
奇雷利强调了分离这些分子积累和产生的突触区域的重要性。她说，研究人员确定了转录本何时准备就绪，以及蛋白质（无论是否被磷酸盐标记）何时被制造或使用。
路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学的神经科学家，也是这两篇论文的合著者玛丽亚·罗布尔斯（Maria Robles）说，区分蛋白质生产和活动不同阶段的发现令人大开眼界，揭示了大脑“控制这些分子的一种美妙方式”。
宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的神经科学家阿基莱什·B·雷迪（Akhilesh B. Reddy）说，尽管这些研究是在小鼠身上进行的，但这些动物的大脑已被证明是人类大脑相当可靠的替代品，他没有参与这项工作。他说，这些发现对我们在睡眠期间如何巩固记忆以及其他有希望的研究途径具有启示意义，直接将焦点放在突触事件上。然而，罗布尔斯说，这并不意味着基于这些发现，在不久的将来会出现增强记忆和认知的干预措施。“这只是冰山一角，”她补充道。
*编者注（2019年10月16日）：这句话在发布后经过编辑，以更好地阐明神经元如何受到睡眠剥夺的影响。