Nat:科学家阐明睡眠的奥秘 昼夜兴抑节律多巴睡眠同态调节器

王兴

Nature：重大发现！科学家阐明睡眠的奥秘

来源：生物谷 2016-08-04 23:52



图片来源：medicalxpress.com

2016年8月5日 讯 /生物谷BIOON/ --刊登于国际杂志Nature上的一项研究报告中，来自牛津大学的研究者通过研究揭示了让大脑开关翻转叫醒我们的分子机制，该研究或可帮助深入理解睡眠的奥秘。睡眠是由两种系统管理的，即昼夜节律钟和睡眠同态调节器，如今昼夜节律钟已经被研究者深入研究了，但研究者对睡眠同态调节器却知之甚少。

研究者Gero Miesenbock解释道，昼夜节律钟可以使我们预感到地球自转所引发环境的改变，因此其确保了当我们受到最小程度的伤害时我们在睡觉，但却并没有指出为何我们首先需要睡觉这一奥秘。这种解释似乎来源于对第二种控制器的理解，即名为睡眠同态调节器，其可以测定当我们觉醒时大脑中所发生的事情，而且当这些事件达到一个上限时，我们就会开始睡着，该系统在我们睡眠状态下处于复位状态，当机体觉醒时这种循环就会开始。

文章中，研究者对果蝇大脑中的睡眠同态调节器进行研究，早在45年前，研究者就发现果蝇可以为研究者提供昼夜计时的相关认识，每个果蝇都有两组（每组12个）控制睡眠的神经元，这些神经元可以运输睡眠同态调节器的输出信号，如果神经元具有一定电活性的话，果蝇就会处于熟睡状态，而当其静默时果蝇就会醒来。

研究者Miesenbock利用他2002年发明的光遗传学技术来开启神经元，即利用光脉冲来控制大脑细胞活性的开关。当前研究中，研究者利用光遗传学技术来刺激信使多巴胺的产生；在人群中，诸如可卡因等精神兴奋药物可以增加大脑中多巴胺的水平，而且这种效应在果蝇中也可以观察到，当多巴胺系统被激活时，睡眠控制神经元就会沉默，这时候果蝇就会醒来。如果阻断多巴胺的运输后，睡眠控制神经元就会回归至电活性状态，这样一来果蝇就会睡着。

睡眠开关是一种“硬”开关，这就意味着其要么处于开启状态要么处于关闭状态；研究者Diogo Pimentel指出，通过对睡眠开关进行控制或许就可以帮助我们理解其工作的机制，当睡眠控制神经元处于电活性状态时，研究者发现的离子通道就可以通过脑细胞间的交流来控制电脉冲的发生，当多巴胺存在时其就会引发“睡眠精灵”从细胞内移动至细胞外部，随后就可以有效地使得神经元短路，并且关闭神经元引发觉醒状态的发生。

从原则上来讲，这是一种类似于家中自动调温器的“设备”，但它测量的并不是温度，而且也并没有在寒冷状态下开启暖气，但这种设备却可以在机体睡眠需要超过某个设定点时开启睡眠状态。最后研究者Miesenbock教授解释道，这或许就是一个价值数十亿的问题，即在该系统中到底是什么是同温度等同的；换句话说，睡眠同态调节器到底测量的是什么？如果我们知道答案，我们或许就距离揭示睡眠的奥秘又近了一步。（生物谷Bioon.com）

Operation of a homeostatic sleep switch

Diogo Pimentel, Jeffrey M. Donlea, Clifford B. Talbot, Seoho M. Song, Alexander J. F. Thurston & Gero Miesenböck

http://www.nature.com/nature/jou ... ll/nature19055.html



http://news.bioon.com/article/6688001.html