激活基底前脑中的星形胶质细胞可使小鼠长时间保持清醒

来源：cnBeta 　2023-08-27 05:59:11

(资料图片)

众所周知，睡眠有助于包括大脑在内的身体正常运转，使其得以休息与恢复。尽管无数的神经科学家和医学研究人员一直在努力更好地了解这一重要的生物过程，但其神经基础的大部分内容仍然未知。

华盛顿州立大学（WSU）的研究人员一直在研究星形胶质细胞在睡眠和觉醒中的作用，星形胶质细胞是胶质细胞的一种亚型，已知能调节大脑和身体的不同功能。他们最近在《神经科学杂志》（Journal of Neuroscience）上发表的论文显示，激活基底前脑（即支持调节睡眠、觉醒和体温的大脑区域）中的星形胶质细胞会使小鼠无限期地保持清醒，而不会表现出任何嗜睡的迹象。

"我们的研究是对使我们困倦的脑细胞和脑回路进行的更广泛调查的一部分，"研究人员之一马科斯-弗兰克（Marcos Frank）告诉《医学快报》（Medical Xpress）。"科学家们将其称为"睡眠驱动力"，而我们对睡眠驱动力还没有一个完整的解释。早在 2009 年，我们就发表了第一份证据，证明一类名为神经胶质星形胶质细胞的非神经元细胞会影响体内的睡眠驱动力。从那时起，我们就一直试图了解星形胶质细胞在睡眠和觉醒中的确切作用"。

弗兰克和他的同事们最近工作的主要目的是更好地了解基底前脑中的星形胶质细胞如何影响睡眠、苏醒和整体睡眠驱动力。为此，研究人员使用了一系列先进的遗传和化学技术，以可逆的方式改变小鼠基底前脑中星形胶质细胞的活化。

弗兰克解释说："我们使用了一种"化学遗传"技术来表达哺乳动物大脑中通常不表达的小分子受体。当被一种特殊药物激活时，这种受体会激活星形胶质细胞。我们将这种方法与大脑活动和运动活动的标准测量方法结合起来，这些方法共同告诉我们动物是醒着还是睡着了。"

为了确保他们观察到的效果与化疗基因激活星形胶质细胞具体相关，研究小组还进行了几次对照实验，在类似的情况下观察相同的小鼠，但它们的星形胶质细胞没有被激活。最终，研究人员观察到，基底前脑星形胶质细胞被激活后，小鼠连续数小时保持清醒，没有表现出任何典型的嗜睡迹象。

弗兰克说："小鼠似乎是在没有任何"代价"的情况下保持清醒的，换句话说，就是没有增加睡眠动力。这出乎我们的意料，并具有若干重要意义。首先，我们的研究结果对我们的睡眠需求是由清醒本身产生的这一观点提出了质疑。相反，它可能需要亚型脑细胞之间进行一系列特定的相互作用。"

这个研究小组最近收集的研究结果凸显了一些神经元-神经胶质细胞回路在调节睡眠驱动力和觉醒方面的关键作用。未来，这些发现可能会为有关睡眠神经基础的激动人心的新发现铺平道路，也有可能使人们能够创造出让人长时间保持清醒和清醒的药物。

弗兰克补充说："想象一下，在这个世界上（如果将其应用到人类身上），轮班工作的人不会犯困，宇航员、飞行员、士兵、医疗保健提供者、急救人员可以长时间不睡觉。虽然我们还处于起步阶段，但如果真的实现了这一目标，将永远改变人类的极限。我们下一步的工作重点是了解当我们激活基底前脑星形胶质细胞时，在一系列事件中接下来会发生什么。这会导致周围神经元发生变化吗？在健康的大脑中，通常是什么控制着这一过程，这种星形胶质细胞激活的觉醒与正常的觉醒是否相同？这些都是我们希望在今后的研究中回答的问题。"

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