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130年的睡眠中心假说被证实确定了促进非工助

发布时间:2020-09-21 18:52:52
130年的睡眠中心假说被证实,确定了增进非快速眼动(NREM)睡眠的pIII神经元

在19世纪90年代,Ludwig Mauthner根据他对得了睡眠障碍患者的观察,提出在中脑动眼神经核(III)附近存在一个“睡眠中心”。从那时起,睡眠中心的概念激起了许多研究,以确定对睡眠产生很重要的大脑区域。但是,提出了perioculomotor(pIII)区域在睡眠调节中的作用已被遗忘。2019年4月25日,美国加州大学伯克利分校丹阳(2018年被选为美国科学院院士)团队在Cell 在线发表题为“An Excitatory Circuit in the Perioculomotor Midbrain for Non-REM Sleep Control”的研究论文,该研究肯定了增进非快速眼动(NREM)睡眠的pIII神经元。光谱记录显示表达降钙素基因相干肽α(CALCA)的pIII谷氨酸能神经元是NREM-睡眠活跃性的;光遗传学和化学激活/失活表明它们强烈促进NREM睡眠。

<可能我们很久没有见过它了。那很令人振奋!/p>

在pIII区域内,CALCA神经元与另一群表达肽缩胆囊素(CCK)的谷氨酸能神经元构成相互连接。CCK神经元的激活也促进了NREM睡眠。CALCA和CCK神经元都向视前下丘脑投射,而CALCA神经元也向尾侧后腹内侧突出。每次投射的激活增加了NREM睡眠。总之,这些发现指出pIII区域是一个兴奋性睡眠中心,其中不同的谷氨酸能神经元亚群通过局部相互连接和远程投射促进NREM睡眠。

在19世纪90年代,Ludwig Mauthner根据他对患有睡眠障碍患者的观察,提出在中脑动眼神经核(III)附近存在一个“睡眠中心”。从那时起,睡眠中心的概念激发了许多研究,以肯定对睡眠产生很重要的大脑区域。然而,提出了perioculomotor(pIII)区域在睡眠调理中的作用已被遗忘。

鉴定pIII区域中的睡眠活性神经元

继von Economo(1930)和Nauta(1946)的开创性工作之后,大多数关于睡眠调理的研究都集中在下丘脑的视前区(PO排名不分先后次序:A)上。POA中的病变导致严重的失眠;已经在POA中使用多种技术观察到睡眠活跃的神经元,最近的研究已开始揭露他们的遗传身份。除POA之外,在其他大脑区域也观察到增进睡眠的神经元。例如,在旁侧区激活γ-氨基丁酸(GABA)能神经元,腹外侧周围灰质,腹侧被盖区(VTA),或纹状体中表达腺苷A2A受体的神经元特异性地增进非快速眼运动(NREM)睡眠,而外侧下丘脑中的GABA能神经元亚群和zona incerta增进REM和NREM睡眠。

在NREM睡眠期间,pIII区域中的CALCA神经元优先活跃

除受外部温暖激发的氮能/谷氨酸能神经元外,绝大多数促进睡眠的神经元群体都是GABA能,并且它们的睡眠增进作用极可能通过抑制唤醒,促进群体来介导。因为一些促进睡眠的GABA能神经元已被证明在睡眠期间优先活跃,一个重要的问题是:是不是存在为这些GABA能提供输入的兴奋性睡眠活跃神经元。

pIII区域的CCK神经元促进NREM睡眠

在这项研究中,研究人员使用新开发的活动依赖性遗传标记技术,对小鼠脑中的睡眠活跃神经元进行整体筛查。研究人员发现pIII区域中的降钙素基因相关肽α(CALCA)表达神经元 - 由Mauthner提出的假定睡眠中心 - 在NREM睡眠期间优先活跃。pIII区域 CALCA神经元的激活强烈增进NREM睡眠,并且该效果最少部份归因于谷氨酸能亚群。

文章总结

此外,pIII区域中表达胆囊收缩素(CCK)的谷氨酸能神经元也促进NREM睡眠,并且它们与CALCA神经元形成局部相互连接。CALCA和CCK神经元对POA的延伸预测和CALCA神经元向腹内侧髓质的尾部投射均可通过激发这些区域的睡眠增进神经元,来增进NREM睡眠。总之,这些结果指向pIII区域作为兴奋性睡眠中心,其中谷氨酸能神经元通过局部相互连接和对其他睡眠促进区域的远程投射促进NREM睡眠。

关于美国加州大学伯克利分校

加州大学伯克利分校(University of California, Berkeley),简称伯克利,位于美国旧金山湾区伯克利市,是世界著名公立研究型大学、在学术界享有盛誉,位列2018-19年USNews世界大学排名世界第4、ARWU世界大学学术排名世界第5。伯克利是加州大学的开创校区,也是美国最自由、最包容的大学之一。截止2018年10月,伯克利校友、教授及研究人员走出了107位诺贝尔奖得主(世界第三)、14位菲尔兹奖得主(世界第四)和25位图灵奖得主(世界第二)。

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