Cell子刊：新研究揭示压力如何激活扰乱睡眠的VGLUT2神经元

在一项新的研究中，来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员发现在非快速眼动睡眠（non-rapid eye movement sleep, NREM）期间，下丘脑视前区（preoptic hypothalamus）---大脑中调节睡眠和体温的区域---中的神经元会有节奏地激活。他们还发现，压力会反常地激活这些脑细胞，导致“微唤醒（microarousals）”，从而中断睡眠周期，缩短睡眠时间。相关研究结果于2023年12月13日在线发表在Current Biology期刊上，论文标题为“Regulation of stress-induced sleep fragmentation by preoptic glutamatergic neurons”。

虽然我们的身体在睡眠时处于休息状态，但是我们的大脑在四个不同的睡眠阶段仍然非常活跃。在每个 90 分钟的睡眠周期中，有三个 NREM 睡眠阶段和一个快速眼动（rapid eye movement, REM）睡眠阶段。在 NREM 睡眠的前两个阶段，脑电波、心跳和呼吸减慢，体温下降。第二个NREM 睡眠阶段还包括独特的大脑活动，称为纺锤波（spindles）和K复合波（K-complexes），它们是负责处理外界刺激和巩固记忆的短暂爆发活动。NREM 睡眠周期的第三个阶段是身体释放生长激素的时候，生长激素对修复身体、保持免疫系统健康和进一步改善记忆力非常重要。在REM睡眠阶段，脑电波较大，称为德尔塔波（delta waves）。REM睡眠发生在这个阶段，通常会做梦，这对记忆形成、情绪处理和大脑发育也至关重要。

论文通讯作者、宾夕法尼亚大学神经科学助理教授Shinjae Chung 博士说，“当你晚上睡得不好时，你会发现记忆力没有平时好，或者你的情绪很不稳定---但是，晚上睡得不好会干扰你全身的许多其他过程。这在患有压力相关睡眠障碍的人身上表现得更为明显。了解驱动这些关键睡眠阶段中大脑活动的生物学特性，以及压力等刺激因素如何扰乱大脑活动，这一点至关重要，这样我们才有可能开发出治疗方法来帮助人们获得更安稳的睡眠，从而让大脑完成这些重要的过程。”

这些作者监测了小鼠自然睡眠期间下丘脑视前区中的活动，发现谷氨酸能神经元（VGLUT2）在NREM睡眠期间被有节奏地激活。他们还发现，VGLUT2 神经元在清醒时最为活跃，而在 NREM 和 REM 睡眠时则不太活跃。

在 NREM 睡眠中的微唤醒期间，VGLUT2 神经元是下丘脑视前区内唯一活跃的神经元，其信号在微唤醒前开始增加。为了证实活跃的VGLUT2神经元确实是导致微唤醒的原因，这些作者刺激了睡觉的受试者的VGLUT2神经元，这立即增加了微唤醒和清醒的次数。

接下来，为了说明压力与 VGLUT2 神经元激活增加之间的联系，这些作者让受试者暴露在一种压力源下，这增加了清醒时间和微唤醒，并减少了 REM 和 NREM 睡眠的总体时间。他们还注意到，在这些遭受压力的受试者中NREM睡眠期间的VGLUT2神经元活动有所增加。更重要的是，当他们抑制VGLUT2神经元时，NREM睡眠中的微唤醒减少，NREM睡眠时间延长。

论文第一作者、Chung实验室研究生Jennifer Smith说，“下丘脑中的VGLUT2 神经元为我们提供了一种治疗压力相关睡眠障碍的靶标。能够通过抑制VGLUT2的活性来减少重要NREM睡眠阶段中的干扰，这对于因失眠或创伤后应激障碍等疾病而睡眠紊乱的人来说将是开创性的。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Jennifer Smith et al. Regulation of stress-induced sleep fragmentation by preoptic glutamatergic neurons. Current Biology, 2023, doi:10.1016/j.cub.2023.11.035.

Penn Medicine research shows how stress activates neurons that disrupt sleep
https://www.pennmedicine.org/news/news-releases/2023/december/research-shows-how-stress-activates-neurons-that-disrupt-sleep