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。
（責任編輯：梁艷）
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