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我们如何克服困倦?已识别大脑区域

健康 89xy 3周前 (10-11) 17次浏览

本周发表在《神经元》杂志上的一篇论文研究了大脑中与清醒状态有关的区域。这些发现可能有助于设计失眠和抑郁相关睡眠障碍等疾病的治疗方法。

我们如何克服困倦?已识别大脑区域

一项新的研究调查了负责清醒的大脑区域。

我们大多数人,在生命中的某个时刻,都会与清醒状态作斗争。无论我们在需要清醒的时候感到太困,还是在急于入睡的时候感到太清醒,这种挣扎都是真实的。

根据疾病控制和预防中心(CDC)的数据,美国估计有5000万至7000万成年人患有睡眠和觉醒障碍。

尽管睡眠科学领域取得了巨大的进步,但大脑中负责清醒的区域仍然难以捉摸。

一个研究小组最近开始了解人类大脑是如何在需要的时候管理清醒的。例如,紧迫的截止日期或半夜哭泣的婴儿都是让我们无法入睡的事件。

科学家们想揭示我们如何在所谓的显著刺激面前逆转疲劳。

该团队由生物学和生物工程助理教授、天桥分子和细胞神经科学中心主任Viviana Gradinaru和帕萨迪纳加州理工学院陈神经科学研究所领导。

中缝背核与觉醒

该团队将精力集中在大脑的一个特定部位。格拉迪纳鲁教授说:“我们决定检查大脑中一个叫做中缝背核的区域,那里有一组被称为中缝背核神经元或DRNDA神经元的多巴胺神经元研究不足。”

他们选择这个特定的区域是因为早期的研究表明中缝背核的活动和睡眠周期之间有联系。这种关系已经为人所知几十年了,但最近,一种更具体的清醒作用被理论化了。

此外,正如格拉迪纳鲁教授解释的那样,“大脑这一部分受损的人已经被证明会在白天过度嗜睡,但对于这些神经元在睡眠/觉醒周期中的确切作用以及它们是否对内部或外部刺激做出反应以影响觉醒,还没有很好的理解。”

在一系列实验中使用小鼠模型来研究中缝背核内多巴胺能神经元的作用。首先,他们测量了当动物受到显著刺激时的DRNDA活动,例如引入潜在配偶、食物或突然的不愉快感觉。在这些相遇中,神经元是活跃的。

然后,他们测量了睡眠/唤醒周期中的DRNDA放电率。根据这项研究的第一作者瑞安·乔的说法,他们发现“当动物睡觉时,神经元最不活跃,当动物醒来时,神经元活动增加。”

下一步是揭示这是否纯粹是一种相关性,或者活动本身是否导致了睡眠/觉醒状态的变化。

用光遗传学证明因果关系

在最后阶段,他们使用了光遗传学,这是一种允许科学家使用光脉冲打开和关闭特定神经元的技术。当研究小组在动物正常睡觉的时候刺激DRNDA神经元时,老鼠醒来并保持清醒。

相反,如果研究小组用化学方法使DRNDA神经元沉默,动物更容易入睡,即使它受到通常会让它保持清醒的显著刺激。

“这些实验向我们表明,面对小鼠的重要刺激,DRNDA细胞对于完全清醒是必要的。”

Viviana Gradinaru教授

下一步将是观察人类DRNDA神经元中是否发现了相同类型的活动。尽管没有对它们进行详细研究,格拉迪纳鲁教授解释说,似乎有类似的联系。他说,“他们的退化与神经退行性疾病患者白天过度嗜睡有关,如多系统萎缩和路易体痴呆。”

失眠和其他睡眠障碍非常普遍,所以在理解如何改变失眠状态方面的任何进步都是向前迈出的一步。前面的路还很长,但这些发现可能有助于未来对睡眠障碍的研究。

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