会议报道 | 睡眠与觉醒：探索背后的神经环路机制

2022年9月2日，由中国睡眠研究会主办、四川大学华西医院承办的第十四届中国睡眠研究会学术年会在四川省成都市环球中心召开。睡眠科学已成为生命科学领域兴起的新热点，它不仅与群众心身健康密切相关，而且关系到军事安全、交通安全、航空航天安全、工业安全等国民经济和国防建设的方方面面。

本次会议由复旦大学基础医学院曲卫敏教授、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心徐敏研究员共同主持，会议邀请到了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心徐敏研究员、复旦大学基础医学院曲卫敏教授、安徽医科大学王烈成教授、上海科技大学生命科学与技术学院沈伟教授、复旦大学基础医学院药理学系王毅群副教授等专家学者，从睡眠觉醒神经环路研究出发，分享最新的研究进展，带来了精彩纷呈的报告。中国睡眠研究会理事长、复旦大学药理学系主任黄志力教授出席了本次会议。值得一提的是，会议得到天桥脑科学研究院（Tianqiao & Chrissy Chen Institute, TCCI）旗下苏格拉底实验室（Socratic Lab）内容团队的独家报道支持。

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徐敏：腺苷非依赖性调节睡眠-觉醒周期星形胶质细胞活动（Adenosine-Independent Regulation of the Sleep-Wake Cycle by Astrocyte Activity）

▷ 图片来源：会议材料

睡眠行为是一种普遍存在的行为，无论是鸟类还是鱼类、昆虫甚至线虫、水母，都有睡眠或者类似睡眠现象的发生。生物进化的保守性也从侧面反映了睡眠行为的重要性，但是目前尚不了解生物为什么需要睡眠以及睡眠的调节机制。以往已有研究揭示了基底前脑区域的谷氨酸能神经元在介导清醒状态下睡眠压力的积累中所扮演的重要角色，然而腺苷信号在星形胶质细胞活动依赖性睡眠调节中的作用仍不清楚。

基于此，徐敏研究组通过携带星形胶质细胞启动子的钙离子指示剂以及光遗传学、化学遗传学病毒、腺苷探针结合行为学对星形胶质细胞调控睡眠通过腺苷通路进行了再验证，揭示了星形胶质细胞的确可以调控睡眠觉醒，但星形胶质细胞释放的腺苷在睡眠觉醒中并非起到主要作用。他表示，这项研究为进一步研究睡眠稳态调节机制奠定了坚实的基础。

曲卫敏：基底节调控睡眠觉醒的神经环路

基底神经节由背侧纹状体、苍白球、丘脑底核以及黑质四个部分组成，主要与运动、学习、记忆、习惯以及奖赏有关。在临床上，基底神经节病变会导致帕金森病，有98%以上的帕金森病患者有睡眠障碍。

▷ 图片来源：会议材料

曲教授向与会者介绍了近几年实验室对于基底神经节中调节睡眠机制的研究进展。首先研究人员确认了在伏隔核中的神经元被激活的状态下，小鼠会启动并维持睡眠状态；接着，研究人员对小鼠的觉醒机制进行了研究，发现基底神经节中腹侧苍白球部位的神经元可以增强小鼠的动机行为，从而维持小鼠的觉醒状态；进一步的研究发现，纹状体中的神经元可以整合上下游信号，并通过苍白球和黑质等下游核团队小鼠的觉醒状态进行调控。

曲教授最后表示，基底神经节是睡眠觉醒的整合部位，其中多个部位参与到小鼠的睡眠和觉醒状态的调控，通过调节其中的关键神经元可以有效地对睡眠和觉醒状态进行调节。

王烈成：蓝斑核去甲肾上腺素能神经元至腹外侧视前区神经环路参与觉醒调控

目前的研究认为，觉醒和睡眠的发生由大脑内参与睡眠-觉醒调控的核团及神经环路维持。蓝斑核去甲肾上腺素能神经元群是调节唤醒、注意力、压力反应和情绪记忆重要的去甲肾上腺素能细胞群之一。腹外侧视前区是一个促进睡眠的大脑区域，而蓝斑核则是去甲肾上腺素能神经元群传入的来源之一。

▷   图片来源：会议材料

据王烈成教授介绍，通过光遗传学和化学遗传学激活蓝斑核的去甲肾上腺素能神经元群可以诱导并维持觉醒。研究发现，腹外侧视前区中睡眠活跃神经元的一致性反应主要由肾上腺素能中的一种受体（α2受体）介导，而维持去甲肾上腺素能神经元群诱导觉醒活跃神经元的兴奋性反应则主要由另外两种受体介导（α1和β受体），进一步的研究发现，通过激活蓝斑核-腹外侧视前区中的去甲肾上腺素能神经元群可以促进维持觉醒状态。

王烈成教授认为，这些新的研究可为临床治疗睡眠障碍相关疾病和新药研发提供理论基础，也能为将来完善睡眠-觉醒神经网络工作机制提供支撑证据。

沈伟：体温的神经调控机制

体温的稳态控制对哺乳动物的生存至关重要，体温调节紊乱会打乱很多重要的生理活动，严重时甚至会危及生命。体温调节主要受中枢神经系统控制，已知部分由下丘脑中的温度敏感神经元调节。然而，具体的神经通路和相应的神经群体尚未完全阐明。

▷ 图片来源：会议材料

对此，沈伟教授表示，热会激活下丘脑视前区亚区的谷氨酸能和γ-氨基丁酸能神经元。用光遗传学手段激活这些神经元，会触发剧烈的体温下降，而抑制这些神经元则会迅速升高体温，表明下丘脑视前区亚区神经元负责了热驱动的降温行为。通过测序分析进一步发现，热感受神经元富含瞬时电位受体离子通道家族，敲减瞬时电位受体离子通道家族中的一个亚族（TRPC）通道可以明显抑制由光加热导致的体温下降。这一结果也在小鼠模型中得到了验证。

沈伟教授认为，这一研究表明TRPC可能是操控体温的新靶点，有望帮助解决体温失衡问题。

王毅群：快速眼动睡眠调节的神经环路（The Neural Circuits for Rapid Eye movement Sleep Regulation）

作为基本睡眠状态之一，快速眼动睡眠（REM）被广泛认为与做梦有关，其特征是低电压、快速脑电图活动和肌肉张力丧失。然而，尽管经过几十年的研究，快速眼动睡眠产生的机制仍不清楚。

▷ 图片来源：会议材料

为了解答这一问题，王毅群副教授首先介绍了快速眼动睡眠睡眠调控模型新进展，包括交互作用模型、极限环模型、触发器模型等。随后，她进一步展示了利用快速眼动睡眠睡眠剥夺和快速眼动睡眠睡眠反弹行为学范式。这项研究利用神经活性细胞群靶向重组技术标记了在快速眼动睡眠反弹以及觉醒过程中被激活的一类神经元，并通过化学遗传学和光遗传学特异性发现了这一类特殊的神经元有非常强的促觉醒作用。在后续的研究中，研究者还确定了在觉醒、不动反应记忆快速眼动睡眠中分别起到不同作用的这类神经元的分型。这些研究结果为睡眠障碍治疗提供了潜在的策略。

▷ 图注：快速眼动睡眠相关神经调节机制   图片来源：会议材料

结语

睡眠和人类的健康息息相关，良好的睡眠可以帮助缓解疲劳，让人更有精力地面对第二天的工作和生活。相信随着睡眠和觉醒机制神经环路机制研究的深入，将有望帮助人们解决睡眠障碍等相关问题。

来源：Nextquestion