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SCI:Science:中英科学家揭示一组神经元诱导遭受压力的小鼠进入缓解焦虑的睡眠

时间:2022-07-05 作者: 点击:12312次

在一项新的研究中,来自中国第四军医大学西京医院、北京大学、英国帝国理工学院和瑞士苏黎世大学的研究人员发现压力促进了小鼠进入一种能够缓解焦虑的睡眠,并精确地确定了背后的机制。相关研究结果发表在2022年7月1日的Science期刊上,论文标题为“A specific circuit in the midbrain detects stress and induces restorative sleep”。论文通讯作者为第四军医大学西京医院的董海龙(Hailong Dong)教授、帝国理工学院的Nicholas P. Franks和William Wisden教授。

由于睡眠在所有哺乳动物中是相似的,因此很可能在人类大脑中触发了同样的机制。揭开这一机制可能导致人工方法来提高睡眠的效果,帮助治疗持续的压力障碍,如创伤后应激障碍(PTSD)。

我们经常认为压力使我们在晚上清醒,但某些类型的压力实际上似乎能诱发睡眠。如今,这些作者在这项新的研究中发现了这种情形如何在小鼠的大脑中发生。除了发现睡眠是如何被诱导的之外,他们还报告说,小鼠经历的睡眠似乎降低了它们第二天的焦虑水平。

我们和所有哺乳动物都会经历有两种主要的睡眠类型:快速眼动(rapid eye movement,简称REM,在这种睡眠中,我们往往会做梦)睡眠和非快速眼动(non-REM ,简称NREM,这种睡眠是更深的无梦睡眠)睡眠。患有PTSD的人经历较少的REM睡眠,这有助于解释REM睡眠帮助我们处理困难情绪和压力的理论。

Wisden说,“我们的研究结果为REM睡眠帮助我们应对压力的观点增加了砝码。然而,我们以前只知道减少REM睡眠的方式,比如一些抑制它的药物。如今,我们的研究揭示了诱导REM睡眠的机制,这为靶向正确的神经元和提高睡眠的减压能力的药物或其他干预措施铺平了道路。”

图片来自Journal of Applied Physiology: Respiratory, Environmental and Exercise Physiology, 2013, doi:10.1152/japplphysiol.00531.2013。

这些作者在小鼠身上造成了一种称为“社交失败(social defeat)”的社会心理压力,这被用作模拟人类欺凌。一些小鼠被暴露在特别具有攻击性的小鼠面前(没有身体伤害),之后他们注意到它们血液中的“战斗或逃跑”激素上升,表明存在压力。

随后当这些小鼠睡觉时,这些作者跟踪了它们的神经元(一类脑细胞)的活动。他们揭示了一组特定的神经元检测压力激素水平并作出反应,并在NREM和REM睡眠期间中都能诱发高睡眠水平。这些神经元的活动,以及NREM和REM睡眠的水平,在大约五个小时的睡眠中保持高位,在此期间,它们还向其他调节压力激素的神经元发送信号,阻止它们释放更多的压力激素。因此,这些新发现的神经元不仅能检测到压力并因此诱导睡眠,它们还能触发压力激素的降低。

一旦这些小鼠醒来,这些作者测试了它们的焦虑反应,以了解睡眠如何影响它们的压力行为。他们通过测量这些小鼠在光亮处待的时间,而不是寻找黑暗,因为它们在焦虑时往往会更多地待在黑暗之处。

这些作者将它们的反应与遭受压力的小鼠进行了比较,这些遭受压力的小鼠要么被剥夺了睡眠(用物体刺激),要么这些新发现的神经元受损,这意味着它们没有实现正常小鼠那样的恢复性睡眠。这些没有进入压力诱发的睡眠的小鼠在黑暗中待的时间更长,这表明它们更焦虑,它们的压力激素水平仍然很高。在发现这个新机制后,他们如今希望找到选择性地靶向这些神经元的方法,以通过睡眠提高它们的积极作用。

痴呆症的诊断会造成巨大的心理压力,这些作者希望,如果他们的研究能够导致一种提高睡眠效果的方法,这也将帮助人们应对新的诊断。患有痴呆症的人也会受到更多的情绪干扰,而提升REM睡眠也可能有助于减少这种困扰。

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