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睡眠;研究;调控;神经元;腺苷;稳态;研究组;压力|熬夜之后睡得更“香”？上海科研团队发表重要研究成果为探索睡眠障碍治疗提供参考


东方网采访人员解敏9月4日报道：人类大约有三分之一的时间用于睡眠 。然而睡眠是如何被调节的目前尚不清楚 。
今天，《Science》杂志发表了一项上海科研团队最新研究成果，表明谷氨酸能神经元对睡眠稳态调节具有重要作用，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 。
该研究由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室徐敏研究组与北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心、北京大学麦戈文脑科学研究所李毓龙研究组合作完成 。
经典的睡眠调控模型认为，睡眠的调节分为两个方面，昼夜节律和睡眠稳态 。昼夜节律通过内在的生物钟控制一天中睡眠觉醒的时间；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 。睡眠稳态调节系统会在睡眠受到干扰时发挥作用，例如：熬夜之后睡得更“香”并且时间更长 。
目前，主流理论认为“腺苷”参与到睡眠稳态调节过程中，其在清醒状态下的积累导致了“困意”的产生 。研究发现基底前脑区的谷氨酸能神经元在睡眠的稳态调控中发挥了重要作用 。谷氨酸能神经元的活动在促进机体清醒的同时，可以通过刺激腺苷的释放而引起睡眠压力的增加，导致觉醒到睡眠的转换 。
小鼠实验发现，人为损坏这些神经元可以显著降低腺苷的积累，并导致小鼠清醒时间的大幅度增长 。研究组猜测，基底前脑区谷氨酸能神经元的缺失可能会影响睡眠稳态 。结果表明：基底前脑区谷氨酸能神经元缺失的小鼠睡眠压力显著降低（清醒时长显著增加），并且睡眠稳态也发生了改变——睡眠剥夺后睡眠时长的增加显著低于对照组小鼠，并且睡眠压力的清除速率显著快于对照组小鼠 。以上实验表明，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 。
该项研究利用新型遗传编码的腺苷探针，该探针可以将胞外腺苷浓度的变化转化为探针荧光强度的快速变化 。得益于该探针的高时间分辨率，研究组首次发现，腺苷在快速眼动睡眠时期也存在很高的浓度，并且高于清醒和非快速眼动睡眠状态 。不仅如此，研究者观察到，腺苷浓度在睡眠时相转变时存在快速的变化，提示其与神经元的活动密切相关 。
实验结果表明，基底前脑区的谷氨酸能神经元是调控睡眠压力的一个关键节点，有可能成为治疗睡眠障碍的一个潜在靶点 。研究组表示，希望通过理解大脑调控睡眠的神经机理，最终为临床上睡眠相关疾病的治疗提供理论基础 。
目前关于睡眠的研究普遍有两个“学派”：一个是从神经环路角度入手研究不同脑区对睡眠觉醒的调控；另一个是从基因分子等入手研究睡眠稳态的调控 。在过去几十年，这两个方向都取得了很大的进步 。但是，同时这两个方向的研究又基本上是相互独立的 。此项研究通过神经活动对腺苷释放的调控，把这两个方向有机的结合了起来 。
徐敏研究员解释，目前研究使用小鼠作为动物模型 。然而，不能忽略人和小鼠之间可能存在物种差异 。同时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 。但是，我们现在并没有对这群神经元进行特异调控的工具 。
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