揭秘“梦醒时分”的奥妙！中国科学家发现睡眠稳态调节关键神经元

图说：中国科学家有新发现 采访对象供图
新民晚报讯（记者 马亚宁）我们为什么需要睡眠？大脑里有没有什么物质控制着我们的“梦醒时分”？在睡眠研究中，中国科学家给出了自己的最新答案。今天凌晨，《Science》杂志发表了题为《Regulation of sleep homeostasis mediator adenosine by basal forebrain glutamatergic neurons》的研究论文。该项研究利用新型遗传编码的腺苷探针，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，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。
睡眠是动物界普遍存在的现象，人类大约有三分之一的时间用于睡眠。然而，睡眠是如何被调节的目前尚不清楚。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。昼夜节律通过内在的生物钟控制一天中睡眠觉醒的时间；睡眠稳态主要由睡眠压力进行调控，控制机体获得一定的睡眠量。随着清醒时间的延长，睡眠压力逐渐增加；随着睡眠的进行，睡眠压力被逐渐清除。睡眠稳态调节系统会在睡眠受到干扰时发挥作用，例如：熬夜之后睡得更“香”并且时间更长。
目前，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。而咖啡的主要成分咖啡因，可以通过阻断腺苷与其受体的结合而达到促进清醒的效果。基底前脑被认为是腺苷参与睡眠稳态调控的重要脑区，该区域的局部神经环路参与到对睡眠觉醒的调控中。然而，神经元活动调控腺苷释放的机制目前还不清楚。这限制了人们对睡眠觉醒调控机制的深入解析。
为了实现在睡眠觉醒周期中，对基底前脑区胞外腺苷浓度高时空分辨率的检测， 北京大学生命科学学院李毓龙团队开发了一种新型的腺苷探针，可以将胞外腺苷浓度的变化转化为探针荧光强度的快速变化。利用该腺苷探针，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组发现，基底前脑区的腺苷浓度在清醒状态时较高，在非快速眼动睡眠时较低，这与之前采用微透析法测量腺苷浓度变化的研究结果相一致。