人的一生大约有三分之一的时间是在睡眠中度过的。一旦睡眠障碍可能影响身心健康，就会导致大脑认知障碍和免疫力下降。那么，睡眠是如何调节的呢？为什么熬夜后睡得更香？中国科学家最近的一项研究给出了答案。
中国科学院脑科学与智能技术卓越中心、上海市脑科学与类脑研究中心的徐敏研究团队和北京大学生命科学学院、北京大学-清华生命科学联合中心的李玉龙研究团队发现，基底前脑的谷氨酸能神经元在调节睡眠应激的积累方面具有重要作用。
这项研究最近在线发表在国际顶级学术期刊《科学》上。本研究进一步揭示了睡眠稳态调节的神经回路机制，为探索睡眠障碍的治疗提供了重要参考。
根据经典的睡眠调节模型，睡眠的调节可以分为两个方面:昼夜节律和睡眠稳态。
其中，昼夜节律通过体内生物钟控制睡眠与醒来之间的转换，控制一天中睡眠与醒来的时间。
睡眠的稳态主要由睡眠压力调节，睡眠压力控制身体获得一定的睡眠量。在中科院脑科学与智能技术卓越创新中心研究员徐敏看来，睡眠行为最核心的特征是睡眠的稳态调节。
“我们之所以会感到困倦，是因为随着清醒时间的延长，睡眠压力逐渐增大；在睡眠期间，这种压力会逐渐消除。稳态睡眠调节系统会在睡眠受到干扰时发挥作用。比如熬夜后会睡得更‘香’，呆得更久。”徐敏说。
以前主流理论认为“腺苷”参与了睡眠的稳态调节，在清醒状态下积累导致“嗜睡”。据此，喝咖啡之所以能提神，在于咖啡的主要成分咖啡因能阻断腺苷与其受体的结合，达到促进清醒的效果。
徐敏告诉记者，基底前脑被认为是腺苷参与调节睡眠稳态的重要大脑区域。先前的研究表明，该区域的局部神经回路参与了睡眠觉醒的调节。
那么，神经元活动是如何调节腺苷释放的呢？这个问题至今科学家还不清楚，限制了人们对睡眠觉醒调节机制的深入分析。这也是课题组本次研究的重点。
据北京大学研究员李玉龙介绍，为了实现睡眠唤醒周期中基底前脑细胞外腺苷的高分辨率空检测，他的团队花了3年多时间开发了一种新型的基因编码腺苷探针。
通过“利器”腺苷探针，研究人员发现谷氨酸能神经元的活动与调节细胞外腺苷的积累有关。
具体来说，基底前脑谷氨酸能神经元的活动可以促进机体的觉醒，同时可以刺激腺苷的释放，导致睡眠压力的增加，导致从觉醒向睡眠的过渡。相应地，特异性破坏这些神经元可以显著减少腺苷的积累，导致小鼠清醒时间的大幅增加。
“这些结果表明，基底前脑中的谷氨酸能神经元是调节睡眠应激的关键节点，可能成为治疗睡眠障碍的潜在靶点。”徐敏说。
据他介绍，睡眠调节的研究可以分为两个“学派”:一是从神经回路的角度研究不同脑区对睡眠觉醒的调节；另一种是从基因和分子上研究睡眠稳态的调节。在过去的几十年里，这两个方向都取得了巨大的进步。但是，这两个研究方向基本上是相互独立的。
这一次，中国研究团队将这两个方向有机结合起来。令研究人员惊讶的是，他们还发现，维持和促进动物觉醒的神经元可能与导致睡眠压力增加的神经元是同一组神经元。
当然，徐敏也表示，这项研究也有一定的局限性。研究以小鼠为动物模型，人和小鼠存在物种差异。此外，虽然基底前脑区的这组神经元可以作为临床治疗睡眠障碍的潜在靶点，但研究人员没有对这组神经元进行无创特异性调控的工具。
“睡眠调节的神经机制非常复杂。今后，我们计划在目前研究的基础上，进一步确定上述调节机制的普遍性。”徐敏说，这将有助于最终揭开睡眠领域终极问题的答案:“我们为什么需要睡眠？”。(邱)据
