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加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點,為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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【中國科學報】睡眠質(zhì)量誰做主?這種神經(jīng)元說了算

新研究為探索睡眠障礙新療法提供參考

2020-09-07 中國科學報 何靜
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語音播報

  損毀基底前腦區(qū)的谷氨酸能神經(jīng)元,可導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。 中科院腦科學與智能技術(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?我國科學家近期的一項研究給出了答案。

  中科院腦科學與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學研究所)、上海腦科學與類腦研究中心徐敏研究團隊與北京大學生命科學學院、北大—清華生命科學聯(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》。

  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?!?/p>

  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)下的積累導致了“困意”的產(chǎn)生。基底前腦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?!?/p>

  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?!?/p>

  “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。

  “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?!?/p>

  相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1126/science.abb0556

 ?。ㄔd于《中國科學報》 2020-09-07 第1版 要聞)
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