中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心供图
徐敏研究员
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。
