近日，加州大学发现睡眠的本质，开辟睡眠障碍治疗新途径！

虽然我们一生中三分之一的时间都在做睡觉这件事，但我们对睡眠的作用机理仍然知之甚少。例如，为什么有些人在任何干扰下都能酣睡，而另一些人则每晚翻来覆去几个小时也睡不着？为什么我们恢复精神充沛所需的睡眠时间都不同？

几十年来，科学家们一直通过观察大脑神经元的行为来了解睡眠的本质。然而现在，加州大学旧金山分校的研究人员已经证实，另一种类型的脑细胞——星形胶质细胞（因其类似星星的形状而得名），可以影响动物睡眠的时长和深度，而对这种细胞的研究却少得多。

该研究的作者说，这一发现可能为探索睡眠障碍治疗开辟新的途径，并帮助科学家更好地了解与睡眠障碍有关的大脑疾病，如阿尔茨海默氏症和其他痴呆症。

这项研究的第一作者、加州大学旧金山分校神经科学研究生Trisha Vaidyanathan说：“这是第一次有人对星形胶质细胞进行快速操控，并证实它确实能够影响睡眠。星形胶质细胞被证实在睡眠中是活跃的参与者，这非常令人兴奋。“

当我们醒着的时候，我们的大脑就像一个不连贯的神经元声音的通天塔，让我们完成日常生活的任务；但当我们睡觉时，信号神经元发出的声音会融合成一种统一的爆发式合唱，神经科学家称之为慢波活动。最近的研究表明，不仅仅是神经元，星形胶质细胞可能也有助于触发这种转换。

星形胶质细胞大约占脑细胞的25%到30%，它用无数浓密的卷须状覆盖着大脑。这种覆盖范围使得每个星形胶质细胞都能够监听数以万计的突触，而突触是神经元之间交流的场所。

大量的细胞通过专门的通道相互连接，研究人员认为，这可能使位于大脑各处的星形胶质细胞作为一个统一的网络发挥作用。发表在2021年3月17日的eLife杂志上的一项新研究提出了一个观点，超连接和无处不在的星形胶质细胞可能能够驱动神经元中的同步信号。

加州大学旧金山分校生物化学和生物物理系助理教授、该研究的资深作者Kira Poskanzer博士说：“这不仅可以让我们对睡眠有新的认识，还可以让我们对睡眠失调为症状的疾病有新的认识。也许某些疾病正在以一种我们从未想到的方式影响着星形胶质细胞。”

Poskanzer和她的团队使用一种药物操控星形胶质细胞，同时跟踪小鼠大脑中慢波活动的变化。慢波活动在很大程度上可以用在地震仪上滤掉地震振动的方式来表示。当大脑清醒时，跟踪到的痕迹通常是密集的短而急的运动。但当慢波活动在睡眠的某些阶段开始时，信号就会变慢，懒洋洋地上下循环，形成深谷高峰的轨迹。研究人员发现，激活星形胶质细胞会让小鼠产生更多的慢波活动，从而进入睡眠状态。

皮质星形胶质细胞Ca2+发生率与慢波活动在不同行为状态下呈负相关。论文原图

但研究小组希望更详细地研究星形胶质细胞的作用，了解这些细胞如何发挥它们的影响，以及它们能够控制睡眠的哪些方面。

除了连接邻近星形胶质细胞形成交叉点外，这些细胞还布满了各种受体分子，使它们能够对来自神经元和周围其他类型细胞的信号作出反应。在这项研究中，研究小组劫获了其中的两种分子——Gi和Gq受体，发现它们似乎各自控制着睡眠的不同方面。慢波测量结果显示，激活Gq受体可以让动物睡得更久，但不能睡得更深；而激活Gi受体可以让动物进入更深的睡眠，但不会影响睡眠时长。

星形胶质细胞Gi 受体Ca2+的增加足以增加睡眠期间的慢波活动（睡眠深度）。论文原图

激活Gq受体可以通过增加回合长度和减少回合数来抑制睡眠-觉醒转换（睡眠时长）。论文原图

“深度和持续时间是睡眠的两个方面，即使在神经科学中也经常被忽略或者混为一谈，”Vaidyanathan说道：“但仔细分析这些不同的方面，以及如何对它们进行调控，对于研究出更具体的睡眠治疗方法将非常重要。”

研究小组还发现，星形胶质细胞的活动在大脑中有很长的触达范围：在大脑皮层的某个部分触发星形胶质细胞，可以在远处影响神经元的行为。Poskanzer表示，研究人员渴望进一步了解这种影响的程度，并继续研究不同的星形细胞受体是如何共同作用影响睡眠的。

“人们忽略了这些细胞群的同时事实上错过了什么呢？到目前为止在睡眠神经生物学中还没有得到解答的问题，或许就是因为我们没有在正确的地方寻找答案。”

原文地址：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7968927/