Trends Neurosci+Free Radic Biol Med：刘丹倩团队发表两篇睡眠调控机制的综述

刘丹倩组在 Trends in Neurosciences 发表的综述论文Cracking the complexity of REM sleep，系统梳理了快速眼动（rapid eye movement, REM）睡眠的重要进展，并首次提出“层级调控框架”，为系统认识REM睡眠提供了全新的概念基础。

REM睡眠是梦境主要发生的阶段，由多种神经振荡与行为事件构成。海马θ节律、脑桥PGO波（Ponto-geniculo-occipital waves）与皮层慢波等协同作用，同时伴随快速眼动、面部抽动等行为特征，形成丰富的亚状态结构。

发育与演化研究显示：新生儿中REM睡眠的肌张力缺失、快速眼动等核心特征按序成熟；章鱼、蜥蜴等非哺乳类动物也具有“REM样睡眠”，呈现物种特异的行为模式。这些提示，REM睡眠是由多个特征共同构成的多组分动态过程。

随着光遗传学、环路追踪等技术的发展，REM睡眠的调控网络已从单一中心扩展为跨全脑的分布式体系。为理解这一复杂网络的组织原理，该综述提出了全新的层级化调控框架。

脑干：核心执行者。脑桥–延髓内分布着多个并行环路，分别控制肌张力缺失、快速眼动、PGO波等典型特征；这些环路之间紧密互作，共同起始与维持REM睡眠，是组织REM睡眠特征表达的关键。

下丘脑：生理整合中枢。下丘脑整合温度、代谢和昼夜节律等多种生理信号，并调控脑干网络，决定REM睡眠的发生时机与强度，实现与生理状态的动态适配。

神经调质系统：全局调节器。胆碱能、去甲肾上腺素能和多巴胺系统以受体特异、时序敏感和环路特异机制，调控REM睡眠的启动与稳定性。

闭环光遗传等技术的发展，也使REM睡眠的功能逐步获得因果性验证。θ节律及其相位，以及前脑记忆相关环路的选择性激活，使REM睡眠可执行记忆巩固与遗忘的双重作用；前额叶皮层等脑区情绪处理相关神经元在REM睡眠高度活跃对于削弱负性情绪至关重要；而前扣带皮层等高级认知脑区在REM睡眠中的特异活动模式与推理和认知灵活性密切相关。

综述提出， REM睡眠在记忆、情绪与认知中的多样作用，本质上源于层级化调控网络的动态互作。未来研究应从追问“REM睡眠的整体作用”，转向解析“REM睡眠各组分如何被层级动态调控、以执行特定功能”。逐一揭示REM睡眠中θ节律、PGO波、快速眼动及关键神经环路的因果作用，将有望阐明大脑构筑REM睡眠的核心逻辑，并为破解梦境机制、情绪障碍以及认知灵活性等重大科学问题开辟新方向。

刘丹倩组在Free Radical Biology and Medicine发表的综述论文Physiological roles of reactive oxygen species in sleep homeostasis，从环路与分子整合角度阐述了睡眠与氧化应激之间的双向调控关系。文章提出活性氧（reactive oxygen species, ROS）不仅反映睡眠压力，更是被睡眠调控环路读取、并转化为驱动睡眠发生的核心信号。

综述首先梳理了细胞类型特异的ROS荧光指示蛋白（如HyPer、roGFP2-Orp1）和高精度操控工具（如miniSOG、DAAO）的发展，并重点介绍了它们在活体大脑中的应用及局限性。对ROS的亚细胞水平在体实时监测与定量操控，为解析 ROS在睡眠-觉醒状态转换中的作用奠定了关键技术基础。

短期睡眠缺失会在特定神经元中诱发显著的ROS积累，触发可逆的应激反应，而长期缺失睡眠则导致持续氧化损伤、神经炎症和环路功能受损。跨物种证据进一步表明，ROS以细胞类型特异的方式编码“觉醒时长”。

例如，果蝇中线粒体ROS在促睡眠的 dFB 神经元中累积；而在小鼠中，延长清醒会使中脑促睡眠神经元的胞质 H₂O₂ 持续上升，并在睡眠中下降，从而精准刻画睡眠压力随时间的增长与释放。更为关键的是因果证据表明，在适度范围内的ROS（尤其是H₂O₂）可激活睡眠促进神经元、推动睡眠启动；而过量ROS则会破坏睡眠结构，导致睡眠碎片化。

这一“倒 U 型”规律揭示了ROS既是睡眠压力的编码者，也是睡眠稳态的核心调控器；维持ROS在生理感应范围内，对睡眠稳态和健康具有重要意义，并为理解氧化应激相关疾病中的睡眠障碍提供了新的思路。

总体而言，该综述提出，ROS是连接“为什么需要睡眠”与“睡眠如何被调控”的关键枢纽。通过将觉醒引发的氧化压力转化为睡眠驱动力，ROS在维持大脑代谢健康和生理稳态中发挥着核心作用。未来，识别ROS的分子信号靶点、解析细胞间氧化还原信号互作、以及建立跨物种研究框架，将推动对睡眠稳态机制的深入理解。

上述两篇综述从分子信号到神经环路等不同层次，对大脑调控睡眠的关键机制进行了系统剖析与理论更新，强调睡眠并非由单一机制主导，而是由分子、细胞、环路乃至全脑网络协同参与的动态过程。

随着多尺度技术的快速发展，未来围绕睡眠—代谢—脑功能的多层次整合研究将不断深化，有望推动睡眠医学、神经精神疾病干预以及脑健康维护策略的发展与创新。

论文相关研究受到国家科技创新2030重大专项、国家自然基金委等项目资助。

原文链接：

1.https://doi.org/10.1016/j.tins.2025.10.0082.https://doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.2025.10.273