科学家们发现了负责清醒状态的细胞是如何开启和关闭的

科学家们可能已经发现了一个潜在的原因，为什么那些患有睡眠呼吸暂停症的人一旦停止呼吸就会突然醒来。睡眠呼吸暂停症的特征是在睡眠中呼吸暂停。

睡眠中呼吸停止时醒来，换气过度时感到头晕是常见的经历。为了了解它们的神经基础，剑桥大学(University of Cambridge)的科学家们专注于“食欲素神经元”的研究，最近发现脑细胞对正常的清醒和呼吸至关重要。新的实验表明，与呼吸密切相关的大脑酸度的变化可以刺激或抑制这些“清醒”细胞。

在大脑内部，大部分通信都是电的，涉及到神经元“发射”信号，这些信号通过生物“线”(轴突)传递给其他神经元。就食欲素神经元而言，它们产生的信号对保持稳定的意识非常重要，没有它们人类和动物就会发生嗜睡症，遭受不可抵御的睡眠和无意识的攻击。

剑桥大学和牛津大学的研究人员发现，胃酸水平的上升(比如睡眠呼吸暂停期间的胃酸)会在促食素神经元中释放一种电“刹车”。这使得神经元放电更快。这个制动器由促食素细胞膜上的钾孔组成——当钾孔打开时，它们会阻止神经元的放电。上升的酸度会关闭这些毛孔，使食欲素神经元快速燃烧，而下降的酸度则会打开这些毛孔，抑制燃烧。

在人体内，酸度的升降是由呼吸控制的。人体的新陈代谢不断地产生酸，但由于我们呼出“酸性”二氧化碳，酸通常不会堆积。然而，在睡眠呼吸暂停期间，呼吸停止，导致大脑中酸的危险积累。通过酸加速促食素细胞将通过引起觉醒和增加呼吸来驱散这种威胁。

领导这项研究的剑桥大学的丹尼斯·布尔达科夫说:“食欲素神经元是神经科学中最令人兴奋的发现之一，因为它们的活动对清醒和意识有如此显著的影响。”我们很高兴地发现这种活动可以被控制。”

研究促食欲素细胞的一个障碍是它们数量稀少。为了克服这一问题，科学家们使用基因工程技术使促食素细胞发光，从而更容易看到。

牛津大学的拉尔斯·福格进行了这些基因操作，他说:“我们的发现对理解睡眠障碍很重要，比如睡眠呼吸暂停和嗜睡症。我们的目标是将这项研究转化为临床环境，使受这些疾病折磨的患者受益。”

“酸和二氧化碳对下丘脑促食欲素神经元的控制”这篇论文计划在本周的《科学》杂志上发表美国国家科学院院刊(PNAS)。

资料来源:剑桥大学

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