【上海科技报】科学家发现睡眠调控关键神经元 “想睡多久自己决定”的梦想有望成真

发布时间:2020-09-15

  2020年09月08日  作者:刘禹  版面:A1

  睡眠是动物界普遍存在的现象,人类大约有1/3的时间用于睡眠。然而睡眠是如何被调节的目前尚不清楚,更不用说人为操控自己的睡眠时间了。 

  近日,中科院脑科学与智能技术卓越创新中心徐敏研究组与北京大学生命科学学院李毓龙研究组,发现基底前脑区的谷氨酸能神经元对于睡眠压力的积累起着重要的调控作用,揭示了睡眠稳态调控的神经环路机制,为探索睡眠障碍的治疗方法提供了重要参考。相关成果94日发表于国际权威学术期刊《科学》杂志。 

  损毁神经元,睡眠时间减少1/4 

  为什么熬夜之后睡得更“香”,并且时间更长?其实这和睡眠压力有关。经典的睡眠调控模型认为,睡眠稳态主要由睡眠压力进行调控,控制机体获得一定的睡眠量。随着清醒时间的延长,睡眠压力逐渐增加;随着睡眠的进行,睡眠压力被逐渐清除。 

  目前,主流理论认为,一种名为“腺苷”的物质参与到睡眠稳态调节过程中,其在清醒状态下不断积累,会导致人的睡眠压力增加,导致“困意”的产生。 

  基底前脑被认为是腺苷参与睡眠稳态调控的重要脑区。研究表明,该区域的局部神经环路参与到对睡眠觉醒的调控中,然而神经元活动具体是怎么调控腺苷释放的,此前还不清楚。 

  利用李毓龙研究组开发的腺苷探针,徐敏研究组发现,小鼠基底前脑区的腺苷浓度与睡眠状态有关:清醒状态时浓度较高,非快速眼动睡眠时浓度较低,睡眠时相转变时浓度快速变化。 

  进一步研究发现,基底前脑区的一种神经元——谷氨酸能神经元的激活是腺苷浓度增加的主要原因。当小鼠基底前脑区的谷氨酸能神经元被损毁后,小鼠胞外腺苷浓度增加显著,使得小鼠的睡眠时间减少了1/4左右。这说明,基底前脑区的谷氨酸能神经元对睡眠压力的积累起到了重要调控作用。 

  治疗睡眠障碍的潜在靶点 

  徐敏介绍说,这和咖啡提神的原理并不一样。咖啡的有效成分咖啡因,是通过阻断腺苷与其受体的结合,从而达到促进清醒的效果。但咖啡像是“信用卡”,只是切断人对困意的感知,但睡眠压力依然在,咖啡因代谢后这笔“睡眠账”还是要“还”的。 

  而通过特异性损毁基底前脑区的谷氨酸能神经元,可以显著降低腺苷的积累,减少睡眠压力的增加,使得清醒时间大幅度增长,也不会觉得困。徐敏表示,这有可能成为治疗睡眠障碍的一个潜在靶点。 

  不但如此,有些人天生只需睡眠时间少,每天甚至只睡四五个小时就足够了,目前研究发现,这和基因层面有关。而未来通过神经元调控睡眠,在提升睡眠质量的同时,降低睡眠时间,将不再是幻想。当然,距离这一步还很遥远。 

  徐敏表示,研究是使用小鼠作为动物模型的,因此不能忽略人和小鼠之间可能存在物种差异。另一个局限性就是,虽然基底前脑的这群神经元可以作为临床治疗睡眠障碍的潜在靶点,但我们现在并没有对这群神经元进行无创特异调控的工具。 

  “睡眠调控的神经机制非常复杂,我们计划在目前研究的基础上, 进一步确定上述调控机制的普适性。”徐敏说,这将有助于最终揭开“我们为什么需要睡眠”这一睡眠领域终极问题的答案。 

         http://www.duob.cn/cont/848/212145.html

 

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