【Nature】失眠者的福音！科學家發(fā)現(xiàn)了促進睡眠的神經(jīng)元
睡覺是九游會j9每天都要經(jīng)歷的再正常不過的事情。困了就睡，睡醒了就起，這是多么順理成章的邏輯！但是大家有沒有思考過，睡眠這件事情是怎么發(fā)起的呢？
萬事皆有源頭，作為九游會j9身體的總指揮，腦在睡眠的發(fā)起過程中起到關鍵的作用。研究表明，睡眠和覺醒的狀態(tài)變換，是一個快速的過程，而這個過程依賴于腦中相關神經(jīng)網(wǎng)絡的活動[1]。
瞌睡蟲走得開嗎？不，它在九游會j9腦子里
在九游會j9的腦中，側下丘腦包含了多種類型的促進覺醒的神經(jīng)元，但促進睡眠的神經(jīng)元在哪里尚不清楚。2017年8月23日，Nature雜志在線刊登了科學家的最新發(fā)現(xiàn)[2]。他們在腦中一個叫做未定帶（Zona incerta，ZI）的腦區(qū)內(nèi)找到了促進睡眠的神經(jīng)元，幫助人們揪出了腦子里的“瞌睡蟲”！
實驗結果：
以往研究認為，毗鄰側下丘腦的未定帶腦區(qū)（Zona incerta，ZI）參與感覺和運動的整合，并向多個腦區(qū)發(fā)出信號。如果人為刺激丘腦向ZI的投射會發(fā)起睡眠行為，但引起睡眠的究竟是哪類神經(jīng)元？作者就此問題進行研究。
1. 腹側ZI區(qū)Lhx6陽性的神經(jīng)元特性
在前期的研究中，作者在腹側ZI區(qū)鑒定了一類表達Lhx6的GABA能神經(jīng)元前體細胞，并認為此類細胞可能與睡眠相關，因此作者選用Lhx6-cre的小鼠進行研究（圖1a-b）。
實驗發(fā)現(xiàn)，下丘腦中的Lhx6 神經(jīng)元同時也表達GABA能神經(jīng)元的標志物，例如Gad1、Slc32a1等（圖1e-g），進一步的實驗發(fā)現(xiàn)，在腹側ZI區(qū)，Lhx6分別在45%和33%的Slc32a1 和Gad1 神經(jīng)元中表達（圖1c-d），這些結果都進一步表明Lhx6 神經(jīng)元是一類GABA能神經(jīng)元。
2. 借助病毒載體解析腹側ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元的神經(jīng)環(huán)路
借助AAV病毒載體（AAV9-DIO-ChR2–eYFP），作者在Lhx6-creER鼠觀察了腹側ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元的投射關系，發(fā)現(xiàn)了ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元向下丘腦Hcrt 神經(jīng)元的投射，以及Lhx6 神經(jīng)元向中腦（黑質(zhì)、腹側背蓋區(qū)及中縫背核）單胺能神經(jīng)元的投射（圖2）。此外，借助逆向標記的狂犬病毒，作者還找到了多個投射到腹側ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元的上游核團（圖2）。
圖2 借助病毒載體解析ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元的神經(jīng)環(huán)路
3. 腹側ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元與睡眠的關系
找到神經(jīng)環(huán)路只是解析功能的第一步，接下來，作者直接觀察睡眠行為與此類神經(jīng)元的聯(lián)系。
結果發(fā)現(xiàn)，腹側ZI區(qū)Lhx6 神經(jīng)元在高睡眠壓力下（持續(xù)照光或睡眠剝奪后）活動明顯增強（Fos表達量上升）。全細胞膜片鉗技術的結果顯示，Lhx6 神經(jīng)元是側下丘腦Hcrt 神經(jīng)元和GABA能神經(jīng)元（二者被認為是促進覺醒狀態(tài)的神經(jīng)元）的突觸前神經(jīng)元。因此，Lhx6 神經(jīng)元可能通過作用于Hcrt 神經(jīng)元，行使其促進睡眠的使命（圖3）。
圖3 Lhx6 神經(jīng)元在睡眠中的作用
4. 選擇性基因敲除間腦Lhx6的表達明顯減少睡眠
借助Cre-LoxP的基因敲除手段，作者在間腦選擇性敲除神經(jīng)元中Lhx6的表達，發(fā)現(xiàn)這個操作明顯減少了NREM睡眠和REM睡眠的時長（圖4）。
注釋：NREM和REM睡眠是睡眠的不同階段，分別是非快速眼動期睡眠和快速眼動期睡眠。
圖4 選擇性敲除間腦Lhx6的表達顯著縮短睡眠時長
5. 化學遺傳學手段激活或抑制Lhx6 神經(jīng)元會改變睡眠行為
最后，作者使用AAV病毒載體，在腹側ZI區(qū)域Lhx6 神經(jīng)元表達化學遺傳學工具（DREADD），并利用CNO來激活（表達hM3Dq的動物）或抑制（表達hM4Di的動物）Lhx6 神經(jīng)元的活動，觀察睡眠行為的變化。結果發(fā)現(xiàn)，激活Lhx6 神經(jīng)元會明顯縮短覺醒時間，增加NREM和REM睡眠時間；反之，抑制Lhx6 神經(jīng)元活動會增加睡眠時間（圖5）。
圖5 化學遺傳學技術研究Lhx6 神經(jīng)元與睡眠行為的關系
實驗總結：
睡眠對每個人都不可缺少，但是仍有很多人受失眠或嗜睡問題的困擾，所以，搞清楚大腦中的“瞌睡蟲”在哪里非常重要。
在本文中，作者借助病毒載體工具，利用環(huán)路示蹤標記、光遺傳學技術、化學遺傳學技術和電生理技術等，鑒定了腹側ZI區(qū)Lhx6陽性的神經(jīng)元是一類重要的促進睡眠的神經(jīng)元，為九游會j9找到了這個“瞌睡蟲”。
九游會j9生物 始終關注神經(jīng)科學領域的最新進展，為科研工作者提供優(yōu)質(zhì)的病毒載體，助力基礎研究。
文中提到的相關病毒載體均有銷售。
參考文獻：
[1] Saper CB, Fuller PM, Pedersen NP, Lu J, Scammell TE. Sleep state switching. Neuron. 2010;68(6):1023-42.
[2] Liu K, Kim J, Kim DW, Zhang YS, Bao H, Denaxa M, et al. Lhx6-positive GABA-releasing neurons of the zona incerta promote sleep. Nature. 2017.
