همه‌ی ما می‌دانیم که اگر بخواهیم طول روز خود را صرف مطالعه کنیم، بهترین راهکار این است که شب قبل خوب خوابیده باشیم. با وجود این‌که طی مدت‌های طولانی دانشمندان بر این نظر بودند که حافظه‌ی ما در اثر اتصال نورون‌های عصبی شکل می‌گیرد، تعریف واضحی برای نقش خواب در ثبت اطلاعات مغز نداشتند.
در حال حاضر، دو مطالعه‌ی جدید به شواهد بیولوژیکی دست یافته‌اند که نشان می‌دهند لازمه‌ی توانایی مغز برای به خاطر سپردن اطلاعات این است که در خواب آن‌ها را فراموش کند.
طبیعی است که اکثر ما پس از 16 ساعت بیداری در روز، به خواب پناه می‌بریم. فرضیه‌ی جدیدی نشان می‌دهد که خواب پروتئین‌های سمی مغز را که در طول روز ساخته می‌شود، خارج می‌کند.
ضمن این‌که مطالعات جدید هم نشان داده‌اند اگر به‌اندازه‌ی کافی نخوابیم، خطر ابتلا به بیماری‌هایی چون دیابت نوع 2 و اختلالات حرکتی مانند پارکینسون در ما افزایش پیدا می‌کند.
در حال حاضر، مطالعات اخیر دانشگاه‌های ویسکانسین و جانز هاپکینز نشان داده‌اند که یکی دیگر از مزایای خواب، هرس شدن حافظه‌ی ما است و همین امر باعث می‌شود که در زمان بیداری درس‌هایی را که یاد می‌گیریم، به خاطر بسپاریم.
فرضیه‌ی هموستازی سیناپسی چندان جدید نیست. در یک دهه‌ی پیش دانشمندان دانشگاه ویسکانسین این ایده را مطرح کردند که خواب اجازه می‌دهد مغز، ارتباطات بین نورون‌های ما را کاهش دهد تا در طول بیداری تصویر واضح‌تری از خاطرات خود داشته باشیم.
در واقع، همچنان که چیزهای جدیدتری تجربه می‌کنیم، مغز اتصالاتی به نام سیناپس‌ها را - که بین سلولهای عصبی ارتباط برقرار می‌کنند- ضعیف می‌کند. رفتارها و خاطرات ما، از طریق این شبکه‌های به‌هم‌پیوسته از نورون‌ها، کدگذاری می‌شوند. توانایی انتقال پیام این نورون‌ها به اندازه و قدرت سیناپس‌ها بستگی دارد.
استدلال زیست‌شناسان فعال در عرصه‌ی فرضیه‌ی هموستازی سیناپسی این است که مغز در طول ساعات بیداری اشتیاق بیش از حدی برای ساخت چنین شبکه‌هایی دارد. بنابراین خواب این فرصت را برای مغز فراهم می‌کند تا سهم شبکه‌های نامرغوب را که در حالت هشیاری ساخته است، کاهش دهد.
شواهد زیادی نشان می‌دهند که نورون‌ها می‌توانند اثر سیناپس‌ها را کاهش دهند و در بعضی مواقع، سلولهای محافظ مغز را وادار به بلعیدن آن‌ها کنند. مقایسه‌ی سیناپس‌ها در زمان خواب و بی‌خوابی، می‌تواند شاهد غیرمستقیمی بر این موضوع باشد که در زمان چرت زدن، مغز در حال تغییر شکل سیناپس‌ها است.
تیم پژوهشی دانشگاه ویسکانسین به منظور دفاع از فرضیه‌ی خود شواهد بیشتری اضافه کرده است.
بیش از چهار سال پیش، محققان قشر مغزی چند موش را مورد بررسی قرار دادند. گروهی از این موش‌ها خوابیده بودند. گروه دیگر سرگرم بازی با یک اسباب بازی بودند و تعداد انگشت شماری هم بدون هیچ محرکی بیدار بودند.
در این میان دانشمندان مشغول اندازه‌گیری ابعاد و شکل 6920 سیناپس در صدها بخش مغزی مختلف این موش‌ها شدند. برش‌های گرفته شده از سیناپس موش‌های خواب نشان داد که این سیناپس‌ها 18 درصد کوچک‌تر از سیناپس‌های موش‌های بیدار هستند.
در سال 2014، گیولیو تونونی، از اعضای تیم مرکز خواب دانشگاه ویسکانسین در توضیحاتی گفت:
در طول بیداری، تقویت اتصالات سیناپسی در سراسر مغز باعث افزایش نیاز به انرژی و اشباع مغز از اطلاعات جدید می‌شود. بنابراین خواب اجازه می‌دهد مغز دوباره خود را تنظیم کند و خاطرات جدید را با اطلاعات قبلی تلفیق کند تا بتواند روز آینده را شروع کند.
تیم دیگری از دانشگاه جانز هاپکینز صورت مسئله را از زاویه‌ی دیگری بررسی کرده‌اند.
آن‌ها روی سیناپس‌های موش‌ها، نشانگر‌های فلورسنت قرار دادند تا عملکرد مغز موش را در زمان خواب مشاهده کنند. همان طور که انتظار می‌رفت، با کوچک‌تر شدن سیناپس، اندازه‌ی نشانگر هم کاهش پیدا می‌کرد. تحلیل بیشتر، نشان از کاهش 20 درصدی اندازه‌ی گیرنده‌های AMPA داشت.
در مرحله‌ی بعد، محققان اقدام به دست‌کاری ژنتیکی کردند تا مغز یک موش، فاقد پروتئینی به نام Homer1A باشد. این پروتئین باعث حذف گیرنده‌های سیناپس می‌شود. مشاهدات نشان دادند که این موش هم دقیقا مانند دیگر موش‌های خویشاوند خود می‌خوابد.
تفاوت قضیه در آنجا بود که سیناپس‌های موش‌های طبیعی روی گیرنده‌های آن‌ها باقی می‌ماند.
به‌منظور مطالعه‌ی اثرات این موضوع بر حافظه، موش‌ها وادار به دویدن در جعبه‌ای شدند که کف آن به برق متصل بود. در همان شب، یک ماده‌ی شیمیایی وارد بدن موش‌ها شد تا از ورود Homer1A به اسپین‌های دندریتی جلوگیری کند.
هنگامی که در روز بعد، موش‌ها دوباره در همان جعبه قرار داده شدند، از ترس یخ زدند. با قرار دادن موش‌ها در جعبه‌های مشابه ولی بدون برق، مشاهده شد که موش‌هایی که سایز سیناپس‌های مغز آن‌ها کوچک‌تر شده بود، رفتار شجاعانه‌تری داشتند. در حالی که موش‌هایی که پروتئین‌های Homer1A در آن‌ها مسدود شده بود، دوباره یخ می‌زدند.
هر چند که اظهار نظر در خصوص سازوکار ذهنی جوندگان سخت است، با این حال محققان به این نتیجه رسیدند که موش‌ها در اثر شباهت جعبه‌ها گیج شدند و آن‌ها را اشتباه گرفته‌اند.
در واقع، خواب یک رفتار بسیار پیچیده است که به توابع بیولوژیکی زیادی از ایمنی گرفته تا گوارش، وابسته است. از این‌رو نمی‌توان به سوی دلایل نیاز بدن به خواب انگشت اتهام گرفت.
با این حال، با توجه به تأثیراتی که تکنولوژی مدرن بر چرخه‌ی خواب ما گذاشته است، توجه به فواید و مزایای خواب شبانه امر مهمی به‌حساب می‌آید.
