当你在梦乡里，大脑是如何唤醒你的？

脑机接口社区 2023-02-08

The following article is from Life博士 Author 丘脑大叔编译

有太多的人受睡眠障碍影响了，几乎每个人一生中至少会遇到一次睡眠问题。

除了在失眠中经常受到影响的睡眠之外，临床和实验研究强调，睡眠质量（例如，睡眠深度）对于良好的夜间睡眠和“身心”功能的完全恢复同样重要。

研究人员表示，“睡眠紊乱对生活质量的影响远远超出白天的困倦和情绪变化。认知障碍、荷尔蒙失衡和对心脏或代谢紊乱等都与慢性睡眠问题相关。”

睡眠的时长和质量现在被认为是许多神经系统疾病的早期标志，包括阿尔茨海默病、帕金森病和精神分裂症。

1 用于唤醒和意识的大脑回路

大脑回路是如何控制睡眠-觉醒周期和意识的？这是现代神经科学中的一个谜，是一个令人兴奋的有待解决的关键谜团。

来自伯尔尼大学(University of Bern)的科学家对此进行了深入的研究，以了解大脑回路如何控制睡眠-觉醒周期和意识。科学家们发现了一种机制，该机制负责大脑从睡眠和麻醉中迅速觉醒。他们的研究结果为睡眠障碍和植物人意识恢复的医学治疗提供了新策略。该项研究成果发表在《Nature Neuroscience》期刊上。

LHGABATRN 回路的光遗传学刺激诱导快速唤醒

(a) 体内记录设置示意图。(b) 在自由移动的老鼠自发的 NREM 睡眠到觉醒过渡期间显示 EEG、EMG 和 TRN 单元记录的代表性痕迹。

研究人员Adamantidis及其同事们发现在老鼠的大脑中发现了一种新的回路，这种回路的激活会使老鼠迅速清醒，而抑制则会加深睡眠。

哺乳动物的睡眠通常分为两个阶段，包括非快速眼动(NREM)睡眠或“浅”睡眠，和快速眼动(REM)睡眠或“深”/做梦睡眠。这两种状态的关键大脑回路已经被确定。然而，确切的潜在机制——如睡眠和做梦的开始、维持和终止——仍然是未知的。

Adamantidis和Gutierrez Herrera发现了一个位于下丘脑和丘脑两个大脑区域之间的新的神经回路，这两个区域与睡眠期间的 EEG（脑电图）节律有关。该回路的激活标志着轻度睡眠的终止：研究人员使用一种称为光遗传学的最新技术使下丘脑的神经元可以用毫秒时间尺度的光脉冲进行控制，并表明它们在轻度睡眠期间的瞬时激活会引起快速觉醒，而它们的慢性激活保持长时间的清醒。

该回路的过度活跃可能导致失眠，而其活动不足可能导致嗜睡，这使它成为睡眠障碍的一个新的治疗靶点。

2 使人从麻醉和昏迷中苏醒过来

这个回路的唤醒能力是如此强大，以至于它的激活促进了麻醉的苏醒和意识的恢复。

研究人员表示，“这是一个令人兴奋的发现，因为从植物人或最低限度意识状态恢复的治疗方法非常有限。”非选择性脑深部电刺激已经取得了一些成功，但其潜在的脑机制仍不清楚。在这项研究中，科学家们确定了一个对意识恢复很重要的选择性大脑回路。

伯尔尼大学的研究人员的这两项发现揭示了大脑唤醒机制，并为唤醒植物人或最低意识状态的患者提供了路线图。然而，Adamantidis强调，“尽管我们现在向前迈出了重要的一步，但根据我们的结果设计出新的治疗策略还需要一段时间。”

编译：丘脑大叔；排版：羽化

参考来源：

Antoine Adamantidis et al. Feedforward inhibitory circuit for arousal. Nature Neuroscience, December 2015 DOI: 10.1038/nn.4209

https://www.sciencedaily.com/releases/2015/12/151221111442.htm

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