腺苷快速釋放和睡眠穩態的神經調控。中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心 供圖
徐敏研究員。中科院科技攝影聯盟 供圖
人的一生大約有三分之一時間用於睡眠。熬夜之後睡得更「香」並且時間更長、喝咖啡「阻斷」睡意促進清醒，這些睡眠現象背後都有原因。北京時間9月4日，國際知名學術期刊Science（《科學》）發表了中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心的徐敏研究組與北京大學生命科學學院的李毓龍研究組合作完成的一篇研究論文。該研究揭示了影響睡眠質量的關鍵神經元——穀氨酸能神經元。
研究發現，基底前腦區的穀氨酸能神經元對睡眠壓力積累起到重要的調控作用。
經典的睡眠調控模型認為，睡眠的調節分為兩個方面：晝夜節律和睡眠穩態。晝夜節律通過內在的生物鐘，控制睡眠與覺醒兩種狀態的轉換。
睡眠穩態主要由睡眠壓力進行調控。隨著清醒時間的延長，睡眠壓力逐漸增加；隨著睡眠的進行，睡眠壓力被逐漸清除，由此控制機體獲得一定的睡眠量。
睡眠穩態調節系統會在睡眠受到幹擾時發揮作用，例如：熬夜之後睡得更「香」並且時間更長。
主流理論認為「腺苷」參與到睡眠穩態調節的過程中，腺苷在清醒狀態下的積累，導致「困意」的產生，而咖啡的主要成分咖啡因，可以阻斷腺苷與其受體的結合，達到促進清醒的效果。
研究人員通過小鼠試驗發現，穀氨酸能神經元的活動，參與調控胞外腺苷的積累過程。基底前腦區穀氨酸能神經元的活動在促進機體清醒的同時，可以通過刺激腺苷的釋放，而引起睡眠壓力的增加，導致覺醒到睡眠的轉換。特異損毀這些神經元，可以顯著降低腺苷的積累，導致小鼠清醒時間的大幅度增長。以上結果表明，基底前腦區的穀氨酸能神經元是調控睡眠壓力的一個關鍵節點，有可能成為治療睡眠障礙的一個潛在靶點。
研究人員表示，該研究也存在一定的局限性，研究以小鼠為動物模型，人和小鼠之間存在物種差異。另外，雖然基底前腦區的這群神經元可以作為臨床治療睡眠障礙的潛在靶點，但研究人員現在並沒有對這群神經元進行無創特異調控的工具。
該項研究由博士研究生彭婉玲、宋鵾在中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心徐敏研究員的指導下完成，研究的合作者為北京大學李毓龍研究員、武照伐博士和上海交通大學醫學院張思宇研究員。