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科学家利用光线诱导快速眼动睡眠

健康 89xy 2周前 (11-14) 13次浏览

虽然我们知道快速眼动睡眠是宁静睡眠的重要组成部分,但我们不太清楚是什么控制了它。现在,研究人员使用一种叫做光遗传学的新技术,发现他们可以通过直接照射选定的脑细胞或神经元来触发小鼠的快速眼动发作。

科学家利用光线诱导快速眼动睡眠

研究人员利用光来激发特定脑细胞中的光敏蛋白质,从而引发小鼠快速眼动睡眠。

该团队——包括来自麻省理工学院(MIT)和哈佛医学院的成员——在《美国国家科学院院刊》上报告了他们的工作。

在他们的研究报告中,研究人员解释说,我们已经知道脑干包含参与控制快速眼动的胆碱能细胞或神经元。但是——因为大脑区域还包含许多其他细胞类型——梳理出胆碱能神经元的独特作用并不容易。

主要作者、麻省理工学院大脑和认知科学系的克里斯塔·范·多特博士解释说,以前的研究表明,脑干胆碱能神经元在我们醒着的时候以及快速眼动睡眠期间都是活跃的,但是,“没有人能确切地说这些特定细胞的放电是否是导致向快速眼动睡眠过渡的原因。”

因此,在他们的研究中,研究小组开始研究胆碱能神经元是否能诱导快速眼动睡眠。他们使用了一种叫做光遗传学的激进新技术,这种技术通过用光控制脑细胞活动来帮助科学家理解大脑的线路。

激活胆碱能神经元会增加快速眼动睡眠发作的次数

在光遗传学中,神经元通过插入藻类中发现的蛋白质对光做出反应。在自然界中,这种蛋白质对特定波长的光有反应,允许藻类四处移动。

2005年,斯坦福大学的研究人员发现,如果你把这种蛋白质插入某些类型的脑细胞,你就可以照亮它们并激活它们——本质上是在单个细胞的水平上控制大脑活动。

在他们的研究中,范·多特博士和他的同事使用了光敏蛋白插入胆碱能神经元的小鼠。神经元可以通过安装在小鼠头部的光纤设备激活。

他们发现,如果在非快速眼动睡眠期间激活光敏胆碱能神经元,会增加小鼠快速眼动睡眠发作的次数,但不会延长持续时间。进一步的分析显示,诱发的快速眼动发作与自然的快速眼动发作非常接近。

该小组现在正在探索胆碱能大脑系统如何与已知对快速眼动睡眠重要的大脑系统联系起来。他们也在开发和测试产生更好的非快速眼动睡眠的方法。

目标是改进设计自然睡眠的方法

这项研究很重要,因为它提供了关于快速眼动睡眠是如何控制的新线索——这是朝着理解如何设计人类自然睡眠迈出的一步。

获得正确的睡眠和充足的睡眠对于帮助大脑恢复和自我恢复很重要。它还帮助我们处理记忆,给免疫系统充电,维持其他身体功能。

麻省理工学院医学工程教授爱德华·胡德·塔普林是这项研究的资深作者,他说,不同的睡眠阶段对不同的事物都有好处。

动物研究表明,学习发生在快速眼动睡眠期间,而慢波睡眠——被称为非快速眼动第三阶段——对让我们感到休息和精神焕发很重要。

迄今为止,药物还不能复制自然睡眠的好处——快速眼动和非快速眼动状态每90分钟交替一次,正如布朗教授解释的那样:“它们所做的是产生镇静作用。如果你幸运的话,镇静可以让你的自然睡眠机制接管。”

该团队的最终目标是找到更好的方法来创造自然睡眠。为了做到这一点,他们打算分别创造和研究睡眠的不同阶段,然后一起研究。

今日医学新闻
最近报道了另一项光遗传学研究,研究人员发现了一种利用闪光读写大脑信号的方法。

在这项研究中,英国伦敦大学学院的研究人员表明,他们可以利用光来触发选定脑细胞的活动,并使单个细胞在活动时发出独特的颜色。因此,实际上,他们可以选择不同模式的脑细胞,并测量所选择的回路如何反应。


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