損毀基底前腦區(qū)的谷氨酸能神經(jīng)元，可導(dǎo)致腺苷濃度增加顯著降低，小鼠睡眠壓力顯著減小，睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)發(fā)生改變，清醒時間增加，并且長時間睡眠剝奪后小鼠可更快地恢復(fù)。 中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心供圖
　　人一生有1/3的時間在睡眠中度過，睡眠紊亂嚴重影響身心健康。睡眠到底是如何被調(diào)節(jié)的？我國科學(xué)家近期的一項研究給出了答案。
　　中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）、上海腦科學(xué)與類腦研究中心徐敏研究團隊與北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、北大—清華生命科學(xué)聯(lián)合中心李毓龍研究團隊合作，利用新型遺傳編碼的腺苷探針，發(fā)現(xiàn)基底前腦區(qū)的谷氨酸能神經(jīng)元對于睡眠壓力的積累起著重要調(diào)控作用。這一研究進一步揭示了睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控的神經(jīng)環(huán)路機制，為探索睡眠障礙的治療方法提供了重要參考。相關(guān)研究近日在線發(fā)表于《科學(xué)》。
　　犯困：睡眠壓力積累下“睡眠穩(wěn)態(tài)”調(diào)節(jié)的結(jié)果
　　睡眠調(diào)節(jié)分為兩個方面，晝夜節(jié)律和睡眠穩(wěn)態(tài)。晝夜節(jié)律通過內(nèi)在的生物鐘控制一天中睡眠覺醒的時間；睡眠穩(wěn)態(tài)主要由睡眠壓力進行調(diào)控，控制機體獲得一定的睡眠量。
　　睡眠行為最核心的特征就是睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控。徐敏說，“我們之所以會覺得困，是因為隨著清醒時間的延長，睡眠壓力逐漸增加；在睡眠過程中，這種壓力則被逐漸清除。睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)會在睡眠受到干擾時發(fā)揮作用?！?br/>　　以往研究顯示，“腺苷”參與到睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)過程中，其在清醒狀態(tài)下的積累導(dǎo)致了“困意”的產(chǎn)生?；浊澳X被認為是腺苷參與睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)控的重要腦區(qū)，該區(qū)域的局部神經(jīng)環(huán)路參與對睡眠覺醒的調(diào)控?！吧窠?jīng)元活動如何調(diào)控腺苷釋放，這是我們這項研究重點聚焦的問題?！毙烀粽f。
　　利器：新型遺傳編碼的腺苷探針
　　為了實現(xiàn)在睡眠覺醒周期中對基底前腦區(qū)胞外腺苷濃度高時空分辨率的檢測，李毓龍團隊用了3年多時間開發(fā)了一種新型遺傳編碼的腺苷探針。李毓龍介紹：“探針是基于內(nèi)源的腺苷受體改造的，對腺苷具有與內(nèi)源受體類似的親和力和特異性?！?br/>　　有了“利器”腺苷探針，研究人員發(fā)現(xiàn)基底前腦區(qū)的腺苷濃度在清醒狀態(tài)時較高，在非快速眼動睡眠時較低，這與之前采用微透析法測量腺苷濃度變化的研究結(jié)果一致。然而，小鼠的快速眼動睡眠時長較短，傳統(tǒng)的微透析方法無法進行精確測量。
　　得益于新探針的高時間分辨率，研究首次發(fā)現(xiàn)，腺苷在快速眼動睡眠時期也存在很高的濃度，并且高于清醒和非快速眼動睡眠狀態(tài)。
　　發(fā)現(xiàn)：谷氨酸能神經(jīng)元活動是關(guān)鍵
　　“睡眠調(diào)控的研究主要可以分成兩個‘學(xué)派’：從神經(jīng)環(huán)路角度入手研究不同腦區(qū)對睡眠覺醒的調(diào)控；從基因分子等入手研究睡眠穩(wěn)態(tài)的調(diào)控?！毙烀粽f，“可這兩個方向的研究基本上又是相互獨立的。”
　　“我們工作的創(chuàng)新性在于通過研究神經(jīng)活動對腺苷釋放的調(diào)控，把這兩個方向有機結(jié)合起來了?！?這項研究發(fā)現(xiàn)，谷氨酸能神經(jīng)元的激活是腺苷濃度增加的主要原因。研究人員認為，這項研究揭示了基底前腦區(qū)域的谷氨酸能神經(jīng)元在介導(dǎo)清醒狀態(tài)下睡眠壓力的積累中所扮演的重要角色，為進一步研究睡眠穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)機制奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　“基底前腦區(qū)的谷氨酸能神經(jīng)元是調(diào)控睡眠壓力的一個關(guān)鍵節(jié)點，我們希望通過理解大腦調(diào)控睡眠的神經(jīng)機理，最終為臨床上睡眠相關(guān)疾病的治療提供理論基礎(chǔ)?！?br/>　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.abb0556
　?。ㄔd于《中國科學(xué)報》 2020-09-07 第1版 要聞）