幾十年來，科學(xué)家們一直通過觀察大腦神經(jīng)元的行為來理解睡眠的本質(zhì)?，F(xiàn)在，舊金山加州大學(xué)的研究人員已經(jīng)證實(shí)，一種受到較少研究的不同類型的腦細(xì)胞——星形膠質(zhì)細(xì)胞可以影響動(dòng)物睡眠的時(shí)間和深度。
詳細(xì)成果發(fā)表于eLife。
研究人員表示，這些發(fā)現(xiàn)可能為探索睡眠障礙療法開辟新的途徑，并幫助科學(xué)家更好地理解與睡眠障礙有關(guān)的腦部疾病，如阿爾茨海默氏癥和其他癡呆癥。
星形膠質(zhì)細(xì)胞約占腦細(xì)胞的25%至30%，用無數(shù)濃密的卷須覆蓋著大腦。這種覆蓋使每個(gè)單獨(dú)的星形膠質(zhì)細(xì)胞能夠監(jiān)聽數(shù)萬個(gè)突觸，這些突觸是神經(jīng)元之間的交流場所。
這些細(xì)胞通過專門的通道相互連接，研究人員認(rèn)為這可能使遍布大腦的星形膠質(zhì)細(xì)胞作為一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用。超連接和無處不在的星形膠質(zhì)細(xì)胞可能能夠驅(qū)動(dòng)神經(jīng)元中的同步信號(hào)。
團(tuán)隊(duì)跟蹤了小鼠大腦中慢波活動(dòng)的變化，同時(shí)使用一種藥物操縱星形膠質(zhì)細(xì)胞，這種藥物可以打開基因工程動(dòng)物的細(xì)胞。慢波活動(dòng)的表現(xiàn)方式與地震振動(dòng)在地震儀上被探測的方式非常相似。
當(dāng)大腦清醒時(shí)，產(chǎn)生的痕跡通常是密集、短而急的軌跡。但是當(dāng)慢波活動(dòng)在睡眠的某些階段開始時(shí)，信號(hào)會(huì)變慢，緩慢地上下循環(huán)，形成一個(gè)有深谷和高峰的軌跡。研究人員發(fā)現(xiàn)，打開星形膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致小鼠產(chǎn)生更多的慢波活動(dòng)，從而導(dǎo)致睡眠。
除了連接相鄰星形膠質(zhì)細(xì)胞的特殊連接之外，這些細(xì)胞還布滿了各種受體分子，使它們能夠?qū)碜陨窠?jīng)元和周圍其他類型細(xì)胞的信號(hào)做出反應(yīng)。在這項(xiàng)研究中，研究小組劫持了其中的兩種分子(Gi和Gq受體)并發(fā)現(xiàn)它們似乎都控制著睡眠的不同方面。根據(jù)慢波測量，激活Gq受體使動(dòng)物睡得更久，Gi受體則使睡眠更深。
研究小組還發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞的活動(dòng)在大腦中的影響范圍很廣。在大腦皮層的某個(gè)部分觸發(fā)星形膠質(zhì)細(xì)胞，可以在遠(yuǎn)處影響神經(jīng)元的行為。研究人員渴望進(jìn)一步了解這種影響的程度，并繼續(xù)研究不同的星形細(xì)胞受體是如何共同作用影響睡眠的。
編譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組
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https://doi.org/10.7554/eLife.63329
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