对快速眼动睡眠的新见解解开了一个持久的谜团

快速眼动睡眠——哺乳动物夜间睡眠生理学中做梦的阶段——长期以来一直吸引着科学家、临床医生、哲学家和艺术家等人，但由于缺乏精确的遗传方法来研究睡眠大脑，控制快速眼动睡眠的神经元的身份及其在睡眠中的功能一直存在争议。现在，在一项最新大脑技术的卓越演示中，神经科学家首次给出了这两个问题的答案，确定了大脑中调节快速眼动睡眠的神经回路，并表明快速眼动睡眠控制着另一个主要睡眠阶段的生理，称为非快速眼动睡眠(NREM)。

由理研脑科学研究所的Shigeyoshi Itohara和筑波大学国际综合睡眠医学研究所(WPI-IIIS)的Yu Hayashi领导的日本研究小组在《日本日报》上发表了这项研究科学这个星期。研究开始时，研究小组注意到，在早期胚胎发育期间，大脑中被怀疑控制快速眼动睡眠的脑桥区域的许多细胞实际上是来自遥远的脑菱形唇区域的访客。就像神经侦探一样，研究小组推断，如果他们可以标记菱形唇细胞，他们就可以跟踪它们向脑桥的迁移，并在睡眠时人为地重新激活它们。然而，这种方法直到最近才出现。

使用一种叫做DREADD的方法，即“由设计药物独家激活的设计受体”。遗传技术涉及转基因小鼠，它们在发育阶段表达Atoh1的菱形唇细胞中表达DREADD受体，然后迁移到脑桥。研究人员使用了一种与CNO受体结合的药物，通过观察放置在头部的电极的大脑活动来激活睡眠期间脑桥中的细胞。数据显示，激活兴奋性Atoh1细胞可以抑制快速眼动睡眠，导致非快速眼动睡眠的增加。第二组REM抑制细胞也被鉴定出来，它们位于Atoh1细胞的下游。

在确定了负责抑制快速眼动睡眠的细胞后，研究人员继续研究快速眼动阶段在一般睡眠生理学中的作用。他们在非快速眼动睡眠(NREM)期间对小鼠的大脑进行了记录，这种睡眠的特点是，与快速眼动睡眠中相对安静、不同步的活动相比，大脑中有大量的慢波活动。使用DREADD系统，他们缩短或延长了快速眼动睡眠，并惊讶地发现，在接下来的非快速眼动睡眠中，慢波的振幅相应地变小或变大。研究结果首次证明了睡眠阶段在一个层次上相互作用，非快速眼动睡眠在快速眼动睡眠的控制下。

这一发现对哺乳动物的睡眠是如何以及为什么进化到目前的两阶段结构有一定的意义。众所周知，清醒时的新体验会在随后的NREM睡眠中存储在大脑中，而慢波在这一过程中起着重要作用。根据目前的研究，REM睡眠也有助于这一过程，因为NREM睡眠中慢波的产生依赖于REM睡眠。作者计划继续使用DREADD和其他大脑神经科学家正在开发研究技术，试图确定快速眼动睡眠在哺乳动物进化中的实际作用，并找到其他谜团的答案。在这些实验中，他们警告说，实验室小鼠没有可测量的梦境，尽管它们可以在NREM中回放前一天清醒时的活动序列。快速眼动睡眠和非快速眼动经验回放之间的关系是未来的研究热点。

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