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熬夜后为啥睡得更“香”?咖啡为什么能提神?
2020年09月15日 09:42 来源: 中国青年报 编辑: 郭治华

  人的一生,大约有三分之一的时间是在睡眠中度过的。睡眠一旦紊乱可能会影响身心健康,导致大脑认知能力受损、免疫力降低等。那么,睡眠到底是如何被调节的?熬夜之后又为啥会睡得更“香”?我国科学家近期的一项研究给出了答案。

  中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、上海脑科学与类脑研究中心徐敏研究团队与北京大学生命科学学院、北大-清华生命科学联合中心李毓龙研究团队合作,发现基底前脑区的谷氨酸能神经元,对于睡眠压力的积累起着重要的调控作用。

  这一研究已于近日在线发表于国际顶尖学术期刊《科学》。该研究进一步揭示了睡眠稳态调控的神经环路机制,为探索睡眠障碍的治疗方法提供了重要参考。

  经典的睡眠调控模型认为,睡眠的调节分为两个方面,昼夜节律和睡眠稳态。

  这其中,昼夜节律通过内在的生物钟,控制睡眠与觉醒两种状态的转换,控制一天中睡眠觉醒的时间。

  睡眠稳态,则主要由睡眠压力进行调控,控制机体获得一定的睡眠量。据中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员徐敏介绍,睡眠行为最核心的特征,就是睡眠稳态调控。

  “我们之所以会觉得很困,就是因为随着清醒时间的延长,睡眠压力逐渐增加;在睡眠过程中,这种压力则被逐渐清除。睡眠稳态调节系统会在睡眠受到干扰时发挥作用,比如,熬夜之后睡得更‘香’,并且时间更长。”徐敏说。

  以往,主流理论认为,“腺苷”参与到睡眠稳态调节过程中,其在清醒状态下的积累,导致了“困意”的产生。相应地,喝咖啡之所以能提神,就在于咖啡的主要成分咖啡因,可以阻断腺苷与其受体的结合,达到促进清醒的效果。

  徐敏告诉记者,基底前脑被认为是腺苷参与睡眠稳态调控的重要脑区,以往研究表明,该区域的局部神经环路,参与到对睡眠觉醒的调控中。

  那么,神经元活动如何调控腺苷释放?这个问题科学家还不清楚,限制了人们对睡眠觉醒调控机制的深入解析。这也是科研团队此项研究重点聚焦的问题。

  据北京大学研究员李毓龙介绍,为了在睡眠觉醒周期中,实现对基底前脑区胞外腺苷浓度高时空分辨率的检测,他领导的团队用了3年多时间,开发了一种新型的遗传编码的腺苷探针。

  有了“利器”腺苷探针,研究人员通过对小鼠试验发现,谷氨酸能神经元的活动,参与调控胞外腺苷的积累过程。

  具体来看,基底前脑区谷氨酸能神经元的活动,在促进机体清醒的同时,可以通过刺激腺苷的释放,而引起睡眠压力的增加,导致觉醒到睡眠的转换。相应地,特异损毁这些神经元,可以显著降低腺苷的积累,导致小鼠清醒时间的大幅度增长。

  “这些结果表明,基底前脑区的谷氨酸能神经元,是调控睡眠压力的一个关键节点,有可能成为治疗睡眠障碍的一个潜在靶点。”徐敏说。

  据他介绍,睡眠调控的研究主要可以分成两个“学派”:一个是从神经环路角度入手研究不同脑区对睡眠觉醒的调控;另一个是从基因分子等入手研究睡眠稳态的调控。在过去几十年,这两个方向都取得了很大的进步。但是,这两个方向的研究又基本上是相互独立的。

  这一次研究,中国科研团队把这两个方向有机结合了起来。让研究者意外的是,他们还发现:维持和促进动物觉醒的神经元,和导致睡眠压力增加的神经元可能是同一群神经元。

  当然,徐敏同时表示,此项研究也存在一定的局限性,研究是以小鼠为动物模型,人和小鼠之间存在物种差异。另外,虽然基底前脑区的这群神经元,可以作为临床治疗睡眠障碍的潜在靶点,但研究人员现在并没有对这群神经元进行无创特异调控的工具。

  “睡眠调控的神经机制非常复杂,未来,我们计划在目前研究的基础上,进一步确定上述调控机制的普适性。”徐敏说,这将有助于最终揭开“我们为什么需要睡眠”这一睡眠领域终极问题的答案。(记者 邱晨辉)

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