【Nature】失眠者的福音!科学家发明了增进睡眠的神经元
睡觉是我们天天都要履历的再正常不过的事情。。。。困了就睡,,,,,睡醒了就起,,,,,这是何等顺理成章的逻辑!可是各人有没有思索过,,,,,睡眠这件事情是怎么提倡的呢????
万事皆有源头,,,,,作为我们身体的总指挥,,,,,脑在睡眠的提倡历程中起到要害的作用。。。。研究批注,,,,,睡眠和醒觉的状态变换,,,,,是一个快速的历程,,,,,而这个历程依赖于脑中相关神经网络的运动[1]。。。。
瞌睡虫走得开吗????不,,,,,它在我们脑子里
在UG环球脑中,,,,,侧下丘脑包括了多种类型的增进醒觉的神经元,,,,,但增进睡眠的神经元在那里尚不清晰。。。。2017年8月23日,,,,,Nature杂志在线刊登了科学家的最新发明[2]。。。。他们在脑中一个叫做未定带(Zona incerta,,,,,ZI)的脑区内找到了增进睡眠的神经元,,,,,资助人们揪出了脑子里的“瞌睡虫”!
实验效果:
以往研究以为,,,,,毗邻侧下丘脑的未定带脑区(Zona incerta,,,,,ZI)加入感受和运动的整合,,,,,并向多个脑区发出信号。。。。若是人为刺激丘脑向ZI的投射会提倡睡眠行为,,,,,但引起睡眠的事实是哪类神经元????作者就此问题举行研究。。。。
1. 腹侧ZI区Lhx6阳性的神经元特征
在前期的研究中,,,,,作者在腹侧ZI区判断了一类表达Lhx6的GABA能神经元前体细胞,,,,,并以为此类细胞可能与睡眠相关,,,,,因此作者选用Lhx6-cre的小鼠举行研究(图1a-b)。。。。
实验发明,,,,,下丘脑中的Lhx6 神经元同时也表达GABA能神经元的标记物,,,,,例如Gad1、Slc32a1等(图1e-g),,,,,进一步的实验发明,,,,,在腹侧ZI区,,,,,Lhx6划分在45%和33%的Slc32a1 和Gad1 神经元中表达(图1c-d),,,,,这些效果都进一步批注Lhx6 神经元是一类GABA能神经元。。。。
2. 借助病毒载体剖析腹侧ZI区Lhx6 神经元的神经环路
借助AAV病毒载体(AAV9-DIO-ChR2–eYFP),,,,,作者在Lhx6-creER鼠视察了腹侧ZI区Lhx6 神经元的投射关系,,,,,发明了ZI区Lhx6 神经元向下丘脑Hcrt 神经元的投射,,,,,以及Lhx6 神经元向中脑(黑质、腹侧背盖区及中缝背核)单胺能神经元的投射(图2)。。。。别的,,,,,借助逆向标记的狂犬病毒,,,,,作者还找到了多个投射到腹侧ZI区Lhx6 神经元的上游核团(图2)。。。。
图2 借助病毒载体剖析ZI区Lhx6 神经元的神经环路
3. 腹侧ZI区Lhx6 神经元与睡眠的关系
找到神经环路只是剖析功效的第一步,,,,,接下来,,,,,作者直接视察睡眠行为与此类神经元的联系。。。。
效果发明,,,,,腹侧ZI区Lhx6 神经元在高睡眠压力下(一连照光或睡眠剥夺后)运动显着增强(Fos表达量上升)。。。。全细胞膜片钳手艺的效果显示,,,,,Lhx6 神经元是侧下丘脑Hcrt 神经元和GABA能神经元(二者被以为是增进醒觉状态的神经元)的突触前神经元。。。。因此,,,,,Lhx6 神经元可能通过作用于Hcrt 神经元,,,,,行使其增进睡眠的使命(图3)。。。。
图3 Lhx6 神经元在睡眠中的作用
4. 选择性基因敲除间脑Lhx6的表达显着镌汰睡眠
借助Cre-LoxP的基因敲除手段,,,,,作者在间脑选择性敲除神经元中Lhx6的表达,,,,,发明这个操作显着镌汰了NREM睡眠和REM睡眠的时长(图4)。。。。
注释:NREM和REM睡眠是睡眠的差别阶段,,,,,划分是非快速眼动期睡眠和快速眼动期睡眠。。。。
图4 选择性敲除间脑Lhx6的表达显著缩短睡眠时长
5. 化学遗传学手段激活或抑制Lhx6 神经元会改变睡眠行为
最后,,,,,作者使用AAV病毒载体,,,,,在腹侧ZI区域Lhx6 神经元表达化学遗传学工具(DREADD),,,,,并使用CNO来激活(表达hM3Dq的动物)或抑制(表达hM4Di的动物)Lhx6 神经元的运动,,,,,视察睡眠行为的转变。。。。效果发明,,,,,激活Lhx6 神经元会显着缩短醒觉时间,,,,,增添NREM和REM睡眠时间;;;;;;反之,,,,,抑制Lhx6 神经元运动会增添睡眠时间(图5)。。。。
图5 化学遗传学手艺研究Lhx6 神经元与睡眠行为的关系
实验总结:
睡眠对每小我私家都不可缺少,,,,,可是仍有许多人受失眠或嗜睡问题的困扰,,,,,以是,,,,,搞清晰大脑中的“瞌睡虫”在那里很是主要。。。。
在本文中,,,,,作者借助病毒载体工具,,,,,使用环路示踪标记、光遗传学手艺、化学遗传学手艺和电心理手艺等,,,,,判断了腹侧ZI区Lhx6阳性的神经元是一类主要的增进睡眠的神经元,,,,,为我们找到了这个“瞌睡虫”。。。。
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参考文献:
[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.
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