通过睡觉打鼾:研究人员识别唤醒大脑的神经细胞呼吸

一个共同的和潜在的严重的睡眠障碍,阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的影响至少四分之一的美国成年人与增加患糖尿病的风险,肥胖和心血管疾病。在《华尔街日报》今天发表的一篇论文神经元,贝斯以色列女执事医疗中心的研究人员(BIDMC)确定具体负责的老鼠的大脑神经回路模拟呼吸暂停的条件。这些发现可能导致潜在的新药物疗法帮助阻塞性睡眠呼吸暂停患者得到更多的休息。

通常,但并非总是大声打鼾,睡眠呼吸暂停发生在睡觉人的呼吸道塌陷和关闭了呼吸。浸渍氧气(O2)水平和血液中的二氧化碳(CO2)水平上升提醒睡眠中的大脑的问题,唤醒卧铺就足够长的时间来重新呼吸。

呼吸暂停的人再次醒来,开始呼吸,这个周期可以每晚重复数百次,所以从来没有很深的人睡着了,”Clifford b . sap资深作者说,医学博士,在BIDMC神经学部门的主席。“第二天早上,他们可能不记得,他们没有一个宁静的夜晚的睡眠,但会觉得很累。”

支离破碎的睡眠会使人窒息与重大障碍认知、情绪和白天警觉性;它也可能增加心血管疾病的风险。但是如果科学家能防止大脑唤醒自己每晚数百次为了应对不断上升的二氧化碳水平,同时允许再次恢复正常呼吸吗?

“我们的目标是识别电路负责唤醒大脑在睡眠呼吸暂停,这是不同于大脑的一部分控制呼吸,”说,sap,也是詹姆斯·杰克逊Putnam哈佛医学院的神经病学和神经科学教授。说:“如果我们能阻止大脑醒来只在呼吸暂停和激活的大脑部分打开了航空公司的人阻塞性睡眠呼吸暂停仍然能够一夜好休息。”

使用一个外壳可调节大气中的氧气和二氧化碳含量,sap和他的同事们模仿老鼠阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的影响,通过改变两种气体的比例每五分钟30秒。

然后,sap和他的同事们专注于一个子集的神经元- PBelCGRP细胞显示活动应对二氧化碳水平升高。该团队使用与这些细胞转基因小鼠,研究人员可以激活或抑制神经元使用光或药物引发基因开关。被称为光遗传学和chemogenetics,这些实验表明,激活这些细胞会叫醒老鼠并保持几个小时。他们还表明,抑制PBelCGRP细胞的活动会让老鼠睡眠即使周围空气中的二氧化碳水平上升。总的来说,这些发现表明PBelCGRP细胞唤醒大脑,对于激励是必要的。

在最后的实验中,研究人员跟踪调查了PBelCGRP神经元的long-reaching分支(称为轴突)的细胞连接大脑的其他区域。在不影响细胞的整个活动,研究人员关闭PBelCGRP神经元的连接上的一个关键地点基底前脑。导致二氧化碳的敏感性兴奋的几乎完全丧失。

sap和他的同事注意到,CO2的水平升高可能不是唯一的因素,反复日落患有阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的人在整个晚上。负气压倒塌上呼吸道也可能通过另一个“唤醒”消息发送到大脑神经电路。或者PBelCGRP神经元可能唤醒一个沉睡的大脑在应对各种各样的刺激,不仅不断上升的二氧化碳水平,研究人员建议。学习调节神经元兴奋可以让科学家开发药物来治疗阻塞性睡眠呼吸暂停和其他睡眠障碍。

“这项研究的长期目标是将影响特定通路的药物大脑”,sap说。“下一步是看看我们可以用药物来防止唤醒反应而增加的气道。这样,有呼吸暂停不会叫醒一个人。”