前额叶突触越强，大脑越“想睡”
前额叶皮层是检验这一问题的好部位，因为它深度参与那些会积累睡眠压力的清醒活动。为这项研究建立的数学模型预测，更强的突触连接会把神经元推向安静的“下调状态”，进而提高δ波功率，也就是非快速眼动睡眠中出现的大幅慢波[4]。换句话说，连接更强的皮层可能更容易被推入那种在脑电图上表现为慢波活动的同步安静状态。
为了从因果上检验这一点，研究人员开发了一种分子工具，可以按需增大前额叶皮层的树突棘并增强兴奋性突触。打开这个工具后，小鼠的非快速眼动睡眠量增加，δ波功率也升高[4]。由于操纵专门针对前额叶兴奋性神经元，这一结果说明前额叶突触强度是影响睡眠压力的因果杠杆，而不只是与之相关。
慢波睡眠反过来对突触做了什么
环路的另一半来自关于突触下调的研究。在大鼠中，睡眠降低了下丘脑和新皮层中AMPA受体的水平，而AMPA受体是谷氨酸能突触上承载兴奋性信号的主要受体[1]。下降最明显的是含GluA1亚基的受体。通过比较选择性快速眼动睡眠、完全睡眠剥夺和正常睡眠，研究发现慢波睡眠是这种下调的驱动力，快速眼动睡眠和昼夜节律没有额外贡献[1]。
有一个细节关系到这一发现与前额叶故事契合得是否严丝合缝：这种下调并不与脑电图慢波活动本身挂钩，尽管是慢波睡眠驱动了它[1]。这提示重新归一化的过程是随睡眠状态发生的，而不是随δ波功率逐刻缩放。同一项研究还发现，慢波睡眠期间纺锤波密度越高，下丘脑突触中的GluA1水平相对越高，作者将此与纺锤波在记忆巩固中的作用联系起来[1]。
抑制性突触与发育阶段带来的复杂性
兴奋性突触并不是全部。在皮层中，小胶质细胞——大脑常驻的免疫细胞——以活动依赖的方式调节抑制性突触：睡眠会诱导小胶质细胞依赖性的GABA-A受体富集，GABA-A受体是主要的抑制性受体，这一过程涉及小胶质细胞的TNFα和P2RX7信号通路[5]。当小胶质细胞中的TNFα被清除后，非快速眼动睡眠期间的慢波发生改变，依赖睡眠的学习任务中的记忆巩固也减弱了[5]。这说明慢波既受兴奋性突触可塑性塑造，也受抑制性突触可塑性塑造，而免疫系统也是这套机制的一部分。
发育阶段又增加了一层。在青春期小鼠中，额叶皮层的慢波活动和突触标志物在整个青春期同步变化，作者还指出，在成年小鼠中突触强度在清醒时上升、在睡眠时下降[3]。这种发育视角与以下观点一致：突触强度和慢波活动之间的关系并非固定不变，而是随着大脑成熟而改变；不过该研究聚焦额叶皮层，因此并未直接检验前额叶操纵这一问题。
这对“感觉需要睡觉”意味着什么
把各部分拼在一起，证据支持的是一种双向关系，而不是单向因果。增强前额叶兴奋性突触会增加非快速眼动睡眠和δ波功率[4]，而慢波睡眠会驱动下丘脑和新皮层中兴奋性受体的下调[1]。这正是稳态环路的样子：清醒时的学习增强突触，更强的突触提高睡眠压力和慢波活动，慢波睡眠随后又削弱突触。
不过，证据中的环路并不完整。下调研究没有检查前额叶皮层，也没有直接测量睡眠需求[1]；前额叶操纵研究没有追踪睡眠后的受体水平[4]。抑制性突触的工作表明，慢波可以由小胶质细胞对GABA-A受体的调节来塑造，这是一条不同于兴奋性增强的突触途径[5]。因此最稳妥的总结是：前额叶突触强度可以设定睡眠压力和δ波功率，慢波睡眠可以重新归一化突触强度，但两者在前额叶皮层中连接的确切回路仍在绘制之中。
本文引用的文献
慢波睡眠驱动下丘脑突触AMPA受体水平的睡眠依赖性重新归一化
慢波睡眠驱动大鼠下丘脑和新皮层中AMPA受体水平的下调，尤其是含GluA1的受体，且这一过程独立于脑电图慢波活动。
慢波活动与认知功能的需求
睡眠剥夺与额叶δ活动反弹以及突触强度下调相关，文中结合认知功能对此进行了讨论。
青春期小鼠睡眠慢波活动与突触密度的发育模式
小鼠额叶皮层的慢波活动和突触密度在整个青春期同步变化，这与突触强度在清醒时上升、在睡眠时下降相一致。
通过突触化学遗传学揭示前额叶对稳态睡眠压力的调节
用化学遗传学方法增强小鼠前额叶皮层的兴奋性突触，会增加非快速眼动睡眠量和δ波功率，从而确立前额叶突触强度与睡眠压力之间的因果联系。
小胶质细胞TNFα控制突触GABA-A受体的日常变化与睡眠慢波
小胶质细胞TNFα调节睡眠诱导的皮层抑制性突触GABA-A受体富集；清除小胶质细胞TNFα会改变非快速眼动睡眠慢波，并减弱依赖睡眠的记忆巩固。