陳根：困意是如何產生的？

文/陳根

人的一生中有一大部分時間都在睡眠中度過，而由於現代人不夠科學的睡眠，往往造成「晚上睡不著，白天睡不醒」的奇異特徵。

顯然，「睡不著」與「睡不醒」有著前因後果的關係，在大量關於「睡不著」的研究下，研究人員也把研究方向指向了「睡不醒」：那些令人們難以抵擋的困意從何而來？而對於「睡不著」和「睡不醒」，又如何維持其平衡？

睡眠行為的核心特徵是「睡眠穩態調控」：隨著清醒時間延長，困意逐漸增加，最終導致睡眠；而睡眠是困意被逐漸清除的過程。

多年來的研究認為，困意與一種叫「腺苷」的分子不斷積累有關。

腺苷是細胞能量分子三磷酸腺苷（ATP）的「副產物」，由基底前腦（BF）釋放。簡單來說，清醒越久，ATP不斷消耗，細胞外的腺苷分子越多，它們與相應的受體相結合，抑制了神經活動，於是人就越來越困。

此外，睡眠-覺醒周期是由大腦中不同的神經活動模式控制的，但是這種神經活動如何有助於睡眠的動態平衡，目前還不清楚。

近日，在《科學》雜誌在線發表的一篇睡眠的最新研究則揭示了大腦對腺苷分子釋放和積累的調控，即「困意」產生的秘密。

具體來說，研究人員開發了一種新型的遺傳編碼的腺苷探針，觀察探針螢光強度的變化就可以知道胞外腺苷濃度的變化。值得一提的是，傳統檢測方法每10分鐘才能測一下腺苷濃度，而新方法可以看到0.1秒之內發生的快速變化。

藉助這種技術手段，研究人員針對小鼠的基底前腦區，即大腦中調控睡眠/覺醒的關鍵部位，觀察了胞外腺苷濃度的變化，發現神經元活動與腺苷濃度變化密切相關。

儘管基底前腦區的膽鹼能神經元和穀氨酸能神經元的活性都與腺苷濃度的變化有關，但這些神經元在生理放電頻率下的光生激活表明，穀氨酸能神經元對腺苷增加的貢獻更大。

隨後，在進一步研究中發現，選擇性切除基底前腦區的穀氨酸能神經元的小鼠表現出腺苷增加減少和睡眠穩態調節受損。這也證明，基底前腦區中細胞類型特異的神經活動動態地控制著睡眠的穩態。

研究人員表示，這組神經元也提供了一個潛在靶點，未來或許可以用於治療睡眠相關問題，比如，開發出一種新的藥物或簡便的幹預方式，讓我們能夠更靈活地調節自己的睡眠時間，並避免犯困造成的危險。