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浙江大学医学院发布新发现“关于睡眠的秘密”

浙江大学医学院神经科学研究所段树民教授课题组 漫画图   一群睡觉中的小白鼠“帮助”科学家发现了一个关于睡眠的秘密:位于基底前脑的胆碱能神经元,对睡眠觉醒行为具有特异的调节功能。浙江大学医学院神经科学研究所段树民教授课题组2014年3月6日在CELL子刊Current Biology发表论文,报道了他们的新发现。   睡眠是脑的最奇妙的现象之一,并对学习、记忆、情绪等高级功能产生重要影响。良好的睡眠是身心健康的保障。随着生活节奏的加快,社会竞争压力的加大,睡眠障碍已成为影响人们身心健康的重要因素,据世界卫生组织调查,全球近30%的人存在各种睡眠问题,而我国居民睡眠障碍的发病率近年来高达40%以上,成为日益增加的焦虑和抑郁症发生的重要因素。研究睡眠发生及其障碍的机制,为治疗睡眠障碍提供新的诊治靶点具有重要的社会意义。   睡眠的产生和调控机制一直是神经科学家非常着迷的问题。睡眠分为慢波睡眠 (SWS)与快速眼动睡眠(REM),而做梦往往是发生在REM睡眠期。已知脑内一些区域分别具有促进睡眠和觉醒的功能,其中基底前脑就是调控睡眠活动的中枢之一。在基底前脑的细胞群中,胆碱能神经元属于“少数民族”,只占该脑区所有细胞的5%,而经典的研究方法很难研究这样少量神经元的活动对脑功能的影响。因此,胆碱能神经元虽被认为能引起脑皮层兴奋,但是其在睡眠觉醒中的确切作用与机制尚不清楚。   “我们采用了光遗传学技术,发现了一些有趣的现象。”课题组成员,该论文的通讯作者之一虞燕琴副教授介绍,所谓的光遗传学技术,就是对某一特定类型的神经元进行基因改造,把一种对光敏感的离子通道表达在这类神经元上,这种离子通道受到光刺激后就会开放,从而使神经元产生兴奋活动。这样,就能人为的用光来选择性的“操控”这些神经元的电活动。   光遗传学技术诞生刚满10年,这一新兴技术极大的促进了人们对于大脑的探索和了解。虞燕琴老师说,已知脑内有多个调控睡眠-觉醒的区域,但这些区域在促觉醒功能分工上有什么不同,却不清楚。此前有科学家通过光遗传学技术研究发现,激活脑的一些促觉醒系统,比如蓝斑的去甲肾上腺素能神经元或者外侧下丘脑的Orexin神经元,对处于SWS和REM睡眠中的动物都具有唤醒作用。而该课题组发现特异性地兴奋基底前脑中的胆碱能神经元只能“唤醒”处于SWS睡眠中的小鼠,但对处于REM睡眠中(即容易做梦的睡眠期)的小鼠,不仅不能唤醒,还会让它睡的更香,好像不忍打断它的美梦似的。这些结果表明,脑内不同的促觉醒中枢对不同时相的睡眠具有复杂而精致的调控机理。   进一步的研究发现,当小鼠在晚上(相当于人类的白天)清醒活跃期,较长时间(1个小时)激活基底前脑的胆碱能神经元,这些小鼠就会在白天睡眠期(相当于人类的晚上)出现“失眠”样的表现。这一结果对理解失眠产生的机制具有一定意义,并提示胆碱能神经元可能作为治疗失眠的一个靶点。   论文“Selective Activation of Cholinergic Basal Forebrain Neurons Induces Immediate Sleep-wake Transitions”的第一作者为2009级研究生韩勇同学。该研究得到了973计划项目、国家科技部支撑项目、国家自然科学基金、引进人才基金、浙江省自然科学基金等的支持。 内容简介:   胆碱能神经元(cholinergic neuron):以乙酰胆碱(ACh)为递质的神经元称为胆碱能神经元。胆碱能神经元在中枢分布极为广泛,如脊髓前角运动神经元,包括其轴突发出到润绍细胞的测支,丘脑后部腹侧的特异性感觉投射神经元等都是胆碱能神经元,脑干网状结构上行激动系统的各个环节、纹状体、边缘系统的梨状区、杏仁核、海马等部位都含有ACh。

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