（段樹民院士課題組 盧紹慶攝）
膽堿能神經(jīng)元興奮能終止慢波睡眠（SWS），或者讓處于快波睡眠（REM)睡眠的小鼠睡得更“香” (由課題組提供)
一群睡覺中的小白鼠“幫助”科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)于睡眠的秘密：位于基底前腦的膽堿能神經(jīng)元，對睡眠覺醒行為具有特異的調(diào)節(jié)功能。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所段樹民教授課題組 3月6日在CELL子刊Current Biology發(fā)表論文，報(bào)道了他們的新發(fā)現(xiàn)。
睡眠是腦的最奇妙的現(xiàn)象之一，并對學(xué)習(xí)、記憶、情緒等高級功能產(chǎn)生重要影響。良好的睡眠是身心健康的保障。隨著生活節(jié)奏的加快，社會(huì)競爭壓力的加大，睡眠障礙已成為影響人們身心健康的重要因素，據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查，全球近30%的人存在各種睡眠問題，而我國居民睡眠障礙的發(fā)病率近年來高達(dá)40%以上，成為日益增加的焦慮和抑郁癥發(fā)生的重要因素。研究睡眠發(fā)生及其障礙的機(jī)制，為治療睡眠障礙提供新的診治靶點(diǎn)具有重要的社會(huì)意義。
睡眠的產(chǎn)生和調(diào)控機(jī)制一直是神經(jīng)科學(xué)家非常著迷的問題。睡眠分為慢波睡眠 （SWS）與快速眼動(dòng)睡眠(REM)，而做夢往往是發(fā)生在REM睡眠期。已知腦內(nèi)一些區(qū)域分別具有促進(jìn)睡眠和覺醒的功能，其中基底前腦就是調(diào)控睡眠活動(dòng)的中樞之一。在基底前腦的細(xì)胞群中，膽堿能神經(jīng)元屬于“少數(shù)民族”，只占該腦區(qū)所有細(xì)胞的5%，而經(jīng)典的研究方法很難研究這樣少量神經(jīng)元的活動(dòng)對腦功能的影響。因此，膽堿能神經(jīng)元雖被認(rèn)為能引起腦皮層興奮，但是其在睡眠覺醒中的確切作用與機(jī)制尚不清楚。
“我們采用了光遺傳學(xué)技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象。”課題組成員，該論文的通訊作者之一虞燕琴副教授介紹，所謂的光遺傳學(xué)技術(shù)，就是對某一特定類型的神經(jīng)元進(jìn)行基因改造，把一種對光敏感的離子通道表達(dá)在這類神經(jīng)元上，這種離子通道受到光刺激后就會(huì)開放，從而使神經(jīng)元產(chǎn)生興奮活動(dòng)。這樣，就能人為的用光來選擇性的“操控”這些神經(jīng)元的電活動(dòng)。
光遺傳學(xué)技術(shù)誕生剛滿10年，這一新興技術(shù)極大的促進(jìn)了人們對于大腦的探索和了解。虞燕琴老師說，已知腦內(nèi)有多個(gè)調(diào)控睡眠-覺醒的區(qū)域，但這些區(qū)域在促覺醒功能分工上有什么不同，卻不清楚。此前有科學(xué)家通過光遺傳學(xué)技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，激活腦的一些促覺醒系統(tǒng)，比如藍(lán)斑的去甲腎上腺素能神經(jīng)元或者外側(cè)下丘腦的Orexin神經(jīng)元，對處于SWS和REM睡眠中的動(dòng)物都具有喚醒作用。而該課題組發(fā)現(xiàn)特異性地興奮基底前腦中的膽堿能神經(jīng)元只能“喚醒”處于SWS睡眠中的小鼠，但對處于REM睡眠中（即容易做夢的睡眠期）的小鼠，不僅不能喚醒，還會(huì)讓它睡的更香，好像不忍打斷它的美夢似的。這些結(jié)果表明，腦內(nèi)不同的促覺醒中樞對不同時(shí)相的睡眠具有復(fù)雜而精致的調(diào)控機(jī)理。
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小鼠在晚上（相當(dāng)于人類的白天）清醒活躍期，較長時(shí)間（1個(gè)小時(shí)）激活基底前腦的膽堿能神經(jīng)元，這些小鼠就會(huì)在白天睡眠期（相當(dāng)于人類的晚上）出現(xiàn)“失眠”樣的表現(xiàn)。這一結(jié)果對理解失眠產(chǎn)生的機(jī)制具有一定意義，并提示膽堿能神經(jīng)元可能作為治療失眠的一個(gè)靶點(diǎn)。
論文“Selective Activation of Cholinergic Basal Forebrain Neurons Induces Immediate Sleep-wake Transitions”的第一作者為2009級研究生韓勇同學(xué)。該研究得到了973計(jì)劃項(xiàng)目、國家科技部支撐項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金、引進(jìn)人才基金、浙江省自然科學(xué)基金等的支持。
（周煒）
