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Nature揭示梦境开关:神经学家发现控制睡眠、做梦的神经网络

2015/10/20 来源:生物探索
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导读
REM睡眠,睡眠最浅的阶段。在该阶段,眼球会呈现不由自主的快速移动,大脑神经元的活动与清醒的时候相同。多数醒后还能回忆起来的梦境都是在REM睡眠阶段发生。最新研究发现,激活老鼠大脑髓质的部分神经会在几秒内让老鼠进入快速眼动(REM)睡眠阶段,反过来,抑制该区域神经活性会影响老鼠进入REM阶段。


加州大学伯克利分校的分子和细胞生物学教授杨丹和她的研究团队发现,激活老鼠大脑髓质的部分神经会在几秒内让老鼠进入快速眼动(REM)睡眠阶段,反过来,抑制该区域神经活性会影响老鼠进入REM阶段。相关研究成果于10月15日发表在《Nature》。

REM睡眠,睡眠最浅的阶段。在该阶段,眼球会呈现不由自主的快速移动,大脑神经元的活动与清醒的时候相同。多数醒后还能回忆起来的梦境都是在REM睡眠阶段发生。

REM睡眠阶段占我们整个睡眠周期的约25%,在入睡后维持约70-90分钟,随后人进入深入睡眠。除了表现研究快速、随机眼球运动和临时肌肉麻痹,REM也涉及做梦过程。研究人员推测,REM阶段缺乏肌肉的控制,是为了避免我们从梦中清醒过来。

激活GABAergic 神经元,触发REM睡眠

研究人员设定的研究目标是弄清楚髓质的GABAergic 神经元是否调控REM睡眠。其中,髓质分布于脊髓的顶部和脑干、下丘脑的某些区域,而GABAergic 神经元位于髓质的腹侧凸出区域。

通过光遗传学技术,研究人员通过病毒将光敏神经元离子通道植入GABAergic 神经元。植入后,研究人员可以使用激光操控植入大脑的光纤装置,人为激活老鼠的GABAergic 神经元。同样,他们在GABAergic 神经元区域植入一个抑制性神经元离子泵,借助激光认为关闭调控REM睡眠的神经系通路。

借助该技术,研究人员记录老鼠脑部髓质的GABAergic 神经元的活动情况,评估切换神经元的“开”或“关”如何瞬时影响老鼠睡眠、唤醒的行为。

研究小组发现,激活GABAergic 神经元会让老鼠在数秒间进入REM睡眠阶段,关闭GABAergic 神经元会延迟进入或者完全终止REM睡眠阶段。杨丹表示,结合实验结果,我们分析,GABAergic 神经元是决定你进入梦境的脑神经网络的关键节点。

研究成果可用于阐明神经疾病、神经障碍

激活清醒状态的老鼠的GABAergic 神经元并不影响他们的清醒,但是会刺激他们的食欲,导致他们吃的更多。研究人员指出,正常老鼠的GABAergic 神经元在其饮食、梳理毛发时处于最活跃状态。

因为饮食、梳理毛发阶段是老鼠最享受的两个活动,所以,研究团队相信,髓质的GABAergic 神经元负调控与压力相关的神经细胞,例如脑桥的正肾上腺素神经元。

前人研究发现正肾上腺素神经元在老鼠运动时处于活跃状态,而当老鼠饮食或者梳理毛发时会处于抑制状态。总结而言就是,当放松享受状态,正肾上腺素神经元会关闭,而GABAergic 神经元则会打开

研究人员认为他们的发现意味着,他们现在可以对老鼠人为打开或者关闭与睡眠、做梦相关的神经路径,这将更好地了解睡眠和做梦背后的脑机制,具有临床意义。

文章第一作者、伯克利大学的博士后Franz Weber表示,许多精神疾病,特别是情绪障碍,都与REM睡眠相关联。一些精神类治疗药物用于影响REM睡眠,它似乎是健康神精和情感的一个敏感指标。

控制睡眠、梦境的神经研究不仅仅可以作为研究精神疾病的睡眠通路的开端,它还可以帮助深入研究影响睡眠的神经紊乱疾病,例如帕金森病和阿尔兹海默症。

你所不知道的梦境小知识:90%的梦会在醒来后的1分钟内遗忘;人一生中平均有6年时间在做梦;婴儿3岁前不会做梦。

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