哥倫比亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院基因醫(yī)學(xué)研究所（Institute for Genomic Medicine, Vagelos College of Physicians and Surgeons, Columbia University）的彭岳青教授團(tuán)隊(duì)于2022年8月在?Nature Communications?上發(fā)表了題為?"Control of non-REM sleep by ventrolateral medulla glutamatergic neurons projecting to the preoptic area"?的研究，團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的控制清醒-睡眠轉(zhuǎn)換的興奮性腦干-下丘腦神經(jīng)環(huán)路。

在研究中，團(tuán)隊(duì)通過使用c-Fos蛋白表達(dá)方法和神經(jīng)逆行示蹤技術(shù)發(fā)現(xiàn)小鼠的腹外側(cè)延髓（Ventrolateral medulla，VLM）腦區(qū)中存在一群投射到下丘腦視前區(qū)（Preoptic area, POA）的谷氨酸能神經(jīng)元，在睡眠剝奪實(shí)驗(yàn)中反復(fù)切換小鼠的清醒和睡眠狀態(tài)會(huì)激活這些神經(jīng)元。

在反復(fù)切換小鼠的清醒狀態(tài)和NREM睡眠狀態(tài)時(shí)，團(tuán)隊(duì)記錄了小鼠的腦電和肌電活動(dòng)，并使用超微內(nèi)窺鏡鈣成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)了部分 VLM 谷氨酸能神經(jīng)元在NREM睡眠狀態(tài)時(shí)有更強(qiáng)的激活，并且在清醒狀態(tài)過渡到NREM睡眠狀態(tài)時(shí)更加活躍，而在NREM睡眠狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榍逍褷顟B(tài)時(shí)活動(dòng)沒有明顯變化。

研究人員在功能損失性實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步使用化學(xué)遺傳學(xué)方法抑制VLM中的谷氨酸能神經(jīng)元時(shí)，發(fā)現(xiàn)抑制這些神經(jīng)元增加了小鼠的清醒時(shí)間同時(shí)減少了NREM和REM睡眠的時(shí)間，睡眠時(shí)間的減少是由于NREM和REM睡眠的出現(xiàn)次數(shù)減少引起的，兩種睡眠狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間卻沒有發(fā)生變化。

小鼠從清醒到入睡的轉(zhuǎn)變可能發(fā)生在數(shù)秒之間，由于給藥過程較為緩慢，化學(xué)遺傳學(xué)操作缺乏時(shí)間分辨率來跟蹤每一個(gè)清醒到睡眠狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程，研究團(tuán)隊(duì)采用了光遺傳學(xué)方法選擇性激活投射到POA中的谷氨酸能神經(jīng)元，實(shí)驗(yàn)證明在光遺傳學(xué)刺激后，小鼠迅速?gòu)那逍褷顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)镹REM睡眠狀態(tài)，且成功率高達(dá)80%以上。實(shí)驗(yàn)說明VLM腦區(qū)投射到POA中的谷氨酸能神經(jīng)元可以控制小鼠入睡的生理過程。

參考文獻(xiàn)：

Teng, S., Zhen, F., Wang, L. et al. Control of non-REM sleep by ventrolateral medulla glutamatergic neurons projecting to the preoptic area. Nat Commun 13, 4748 (2022).?https://doi.org/10.1038/s41467-022-32461-3

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