那些令人们难以抵挡的困意从何而来?

文/陈根

人的一生中有一大部分时间都在睡眠中度过,而由于现代人不够科学的睡眠,往往造成“晚上睡不着,白天睡不醒”的奇异特征。

显然,“睡不着”与“睡不醒”有着前因后果的关系,在大量关于“睡不着”的研究下,研究人员也把研究方向指向了“睡不醒”:那些令人们难以抵挡的困意从何而来?而对于“睡不着”和“睡不醒”,又如何维持其平衡?

睡眠行为的核心特征是“睡眠稳态调控”:随着清醒时间延长,困意逐渐增加,最终导致睡眠;而睡眠是困意被逐渐清除的过程。

多年来的研究认为,困意与一种叫“腺苷”的分子不断积累有关。

腺苷是细胞能量分子三磷酸腺苷(ATP)的“副产物”,由基底前脑(BF)释放。简单来说,清醒越久,ATP不断消耗,细胞外的腺苷分子越多,它们与相应的受体相结合,抑制了神经活动,于是人就越来越困。

此外,睡眠-觉醒周期是由大脑中不同的神经活动模式控制的,但是这种神经活动如何有助于睡眠的动态平衡,目前还不清楚。

近日,在《科学》杂志在线发表的一篇睡眠的最新研究则揭示了大脑对腺苷分子释放和积累的调控,即“困意”产生的秘密。

具体来说,研究人员开发了一种新型的遗传编码的腺苷探针,观察探针荧光强度的变化就可以知道胞外腺苷浓度的变化。值得一提的是,传统检测方法每10分钟才能测一下腺苷浓度,而新方法可以看到0．1秒之内发生的快速变化。

借助这种技术手段,研究人员针对小鼠的基底前脑区,即大脑中调控睡眠/觉醒的关键部位,观察了胞外腺苷浓度的变化,发现神经元活动与腺苷浓度变化密切相关。

尽管基底前脑区的胆碱能神经元和谷氨酸能神经元的活性都与腺苷浓度的变化有关,但这些神经元在生理放电频率下的光生激活表明,谷氨酸能神经元对腺苷增加的贡献更大。

随后,在进一步研究中发现,选择性切除基底前脑区的谷氨酸能神经元的小鼠表现出腺苷增加减少和睡眠稳态调节受损。这也证明,基底前脑区中细胞类型特异的神经活动动态地控制着睡眠的稳态。

研究人员表示,这组神经元也提供了一个潜在靶点,未来或许可以用于治疗睡眠相关问题,比如,开发出一种新的药物或简便的干预方式,让我们能够更灵活地调节自己的睡眠时间,并避免犯困造成的危险。