熬夜后為啥睡得更“香”?咖啡為什么能提神?

                            2020年09月15日14:29  來源:中國青年報  作者:邱晨輝

                            中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心供圖

                            人的一生,大約有三分之一的時間是在睡眠中度過的。睡眠一旦紊亂可能會影響身心健康,導致大腦認知能力受損、免疫力降低等。那么,睡眠到底是如何被調節的?熬夜之后又為啥會睡得更“香”?我國科學家近期的一項研究給出了答案。

                            中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心、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-清華生命科學聯合中心李毓龍研究團隊合作,發現基底前腦區的谷氨酸能神經元,對于睡眠壓力的積累起著重要的調控作用。

                            這一研究已于近日在線發表于國際頂尖學術期刊《科學》。該研究進一步揭示了睡眠穩態調控的神經環路機制,為探索睡眠障礙的治療方法提供了重要參考。

                            經典的睡眠調控模型認為,睡眠的調節分為兩個方面,晝夜節律和睡眠穩態。

                            這其中,晝夜節律通過內在的生物鐘,控制睡眠與覺醒兩種狀態的轉換,控制一天中睡眠覺醒的時間。

                            睡眠穩態,則主要由睡眠壓力進行調控,控制機體獲得一定的睡眠量。據中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心研究員徐敏介紹,睡眠行為最核心的特征,就是睡眠穩態調控。

                            “我們之所以會覺得很困,就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。睡眠穩態調節系統會在睡眠受到干擾時發揮作用,比如,熬夜之后睡得更‘香’,并且時間更長。”徐敏說。

                            以往,主流理論認為,“腺苷”參與到睡眠穩態調節過程中,其在清醒狀態下的積累,導致了“困意”的產生。相應地,喝咖啡之所以能提神,就在于咖啡的主要成分咖啡因,可以阻斷腺苷與其受體的結合,達到促進清醒的效果。

                            徐敏研究員

                            徐敏告訴記者,基底前腦被認為是腺苷參與睡眠穩態調控的重要腦區,以往研究表明,該區域的局部神經環路,參與到對睡眠覺醒的調控中。

                            那么,神經元活動如何調控腺苷釋放?這個問題科學家還不清楚,限制了人們對睡眠覺醒調控機制的深入解析。這也是科研團隊此項研究重點聚焦的問題。

                            據北京大學研究員李毓龍介紹,為了在睡眠覺醒周期中,實現對基底前腦區胞外腺苷濃度高時空分辨率的檢測,他領導的團隊用了3年多時間,開發了一種新型的遺傳編碼的腺苷探針。

                            有了“利器”腺苷探針,研究人員通過對小鼠試驗發現,谷氨酸能神經元的活動,參與調控胞外腺苷的積累過程。

                            具體來看,基底前腦區谷氨酸能神經元的活動,在促進機體清醒的同時,可以通過刺激腺苷的釋放,而引起睡眠壓力的增加,導致覺醒到睡眠的轉換。相應地,特異損毀這些神經元,可以顯著降低腺苷的積累,導致小鼠清醒時間的大幅度增長。

                            “這些結果表明,基底前腦區的谷氨酸能神經元,是調控睡眠壓力的一個關鍵節點,有可能成為治療睡眠障礙的一個潛在靶點。”徐敏說。

                            據他介紹,睡眠調控的研究主要可以分成兩個“學派”:一個是從神經環路角度入手研究不同腦區對睡眠覺醒的調控;另一個是從基因分子等入手研究睡眠穩態的調控。在過去幾十年,這兩個方向都取得了很大的進步。但是,這兩個方向的研究又基本上是相互獨立的。

                            這一次研究,中國科研團隊把這兩個方向有機結合了起來。讓研究者意外的是,他們還發現:維持和促進動物覺醒的神經元,和導致睡眠壓力增加的神經元可能是同一群神經元。

                            當然,徐敏同時表示,此項研究也存在一定的局限性,研究是以小鼠為動物模型,人和小鼠之間存在物種差異。另外,雖然基底前腦區的這群神經元,可以作為臨床治療睡眠障礙的潛在靶點,但研究人員現在并沒有對這群神經元進行無創特異調控的工具。

                            “睡眠調控的神經機制非常復雜,未來,我們計劃在目前研究的基礎上,進一步確定上述調控機制的普適性。”徐敏說,這將有助于最終揭開“我們為什么需要睡眠”這一睡眠領域終極問題的答案。(記者 邱晨輝)

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