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丹阳:如何调控睡眠和梦想?【知社视频】第16期

知社 知社学术圈 2019-03-29

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就我们人类而言,约有三分之一的时间处于睡梦当中,年幼时睡眠充足,人老后,睡眠也就少了。而一些动物因为生存需要,会采取睁一只眼,或左右大脑轮换的方式来休息。

充足的睡眠是健康生活的保障,睡眠质量不佳,会影响到正常的学习与工作。我们过去认为,睡眠是一个被动的过程,但现在看来,这个想法是完全错误的。

本期视频,介绍美国科学院新科院士丹阳教授与她的研究团队,试图找出睡眠电路(sleep circuits),从而达到提高睡眠质量,甚至控制睡眠的效果。睡眠电路的位置,粗略估计在下丘脑或脑干,而神经回路控制功能的多样性(食欲、体温、心率、各类情绪等)、神经元的庞大数量、以及神经元之间连接的复杂性,还是给研究工作带来不小的挑战。

幸运的是,神经元发挥的不同作用,依赖于基因调控出的各类蛋白质。换言之,它们含有不同的细胞标志物,也就可以使用不同颜色的来标记。我们可以在睡眠神经元里植入光敏蛋白,用光来控制神经脉冲的峰值,从而激活或关闭睡眠神经元,让动物入睡或者醒来。

最近以小鼠为实验对象,研究一组延髓的神经元,打开电灯开关几秒内,小鼠从“非REM睡眠”,转变为“REM睡眠”(多数在醒来后能够回忆的栩栩如生的梦都是在REM睡眠发生的),能够精确的控制小鼠睡眠,让小鼠进入梦境。

除了控制神经元的电活动,研究团队还在小鼠脑区内,插入显微内窥镜与微型相机来观察神经元。在这可以看到闪烁的神经元,确定睡眠神经元,以此为切入点,逐步绘制出大的神经网络。这有助于我们未来修复睡眠电路时,能拿出更多的有效策略。目前,控制小鼠睡眠的技术,并不适用于人类,因为它需要在脑内植入病毒和插入光纤。

最后丹阳也抛出一个问题:若我们的技术发展到,在保证安全的情况下,能根据个人意愿,进行“梦醒之间”的转换,我们会有怎样的睡眠需求?

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