CELL DISCOV：复旦黄志力团队发现中止REM睡眠新核团及环路机制

人类的睡眠并非只有单一成分，其结构周期由非快速眼动（NREM）睡眠和快速眼动（REM）睡眠两个时相构成，以实现睡眠的诸多重要功能。其中，REM睡眠与记忆巩固、情绪疾病、神经退行性疾病、压力应激等均有密切关联，然而目前关于REM睡眠发生和终止的神经生物学机制，仍未完全明了。此外，临床上的发作性睡病是一类难治性的慢性疾病，在强烈的情绪诱发时，其患者在清醒状态下突然发生的猝倒，并伴随theta波升高、肌张力消失的REM样表现。

2022年10月25日，复旦大学脑科学研究院黄志力教授团队在Cell Discovery 杂志在线报道了REM睡眠终止的神经环路机制：位于脑干深部中脑核团背侧部（dorsal part of the deep mesencephalic nucleus, dDpMe）的GABA能神经元及其神经环路具有控制REM睡眠的终止以及发挥缓解猝倒症的功能，这一发现为REM睡眠调控机制研究带来了重要突破。

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在该研究中，陈泽卡、董辉和刘成伟等通过光纤钙信号记录、在体及离体电生理记录、光遗传学、化学遗传学和RNA干扰等技术，系统性地研究了dDpMe调控REM睡眠终止的环路机制。他们发现，特异性激活dDpMe核团中GABA能神经元，可快速终止REM睡眠，并促进NREM睡眠；相反，抑制此类神经元则可诱发REM睡眠，并抑制了NREM睡眠。

进一步运用光纤光度法及多通道光电极在体记录技术，发现dDpMe中GABA能神经元可根据其发电特征分为1型（Type 1）和2型（Type 2）两类，其中1型神经元在REM睡眠期放电最低且数量占主导。

为明确dDpMe的GABA能神经元的上下游神经通路，研究者运用神经示踪与光遗传学调控方法，深入研究发现了dDpMe中GABA能神经元通过投射到脑桥背外侧被盖核下部（SLD）和外侧下丘脑（LH）的神经纤维调控REM睡眠，其中对终止REM睡眠起关键性作用的是SLD核团中的谷氨酸能神经元。这一研究揭示了健康人群中REM睡眠如何受到调控的神经环路机制，也对REM睡眠紊乱的相关疾病提供了新的治疗思路。

研究者还探讨了dDpMe的GABA神经元在猝倒症中发挥的重要作用。他们通过特异性损毁小鼠下丘脑orexin能神经元，并给予巧克力等诱导因素，成功构建了小鼠猝倒模型。光遗传特异性激活dDpMe中GABA能神经元可有效阻止猝倒发作，促使小鼠保持肌张力。这一发现对诠释猝倒症的病理生理学机制有着重要意义，并对临床治疗具有重要的潜在转化价值。

黄志力教授表示，REM睡眠是人与动物中高度保守的生物学过程，其出现的时相和时长，对健康睡眠和神经系统疾病均有着重要意义，尽管调控REM睡眠的神经机制仍在研究当中，但我们越来越多地能了解到其中的奥秘，这些发现将对临床疾病的诊断和治疗提供重要的依据。

文章作者及基金支持：

黄志力教授、丁凤菲研究员和曲卫敏教授为本文共同通讯作者，课题组陈泽卡、董辉、刘成伟为论文共同第一作者。该研究受国家自然科学基金和“脑科学与类脑研究”重大项目等基金支持。

参考文献

Ze-Ka Chen#, Hui Dong#, Cheng-Wei Liu#, Wen-Ying Liu, Ya-Nan Zhao, Wei Xu, Xiao Sun, Yan-Yu Xiong, Yuan-Yuan Liu, Xiang-Shan Yuan, Bing Wang, Michael Lazarus, Yoan Chérasse, Ya-Dong Li, Fang Han, Wei-Min Qu*, Feng-Fei Ding* and Zhi-Li Huang*. A cluster of mesopontine GABAergic neurons suppresses REM sleep and curbs cataplexy. Cell Discovery, 8, Article number: 115 (2022).