对快速眼动睡眠的新见解解开了一个持久的谜团

快速眼动睡眠——哺乳动物在夜间睡眠时做梦的生理阶段——长期以来一直令科学家、临床医生、哲学家和艺术家们着迷，但由于缺乏精确的遗传学方法来研究睡眠中的大脑，控制快速眼动睡眠的神经元的身份及其在睡眠中的功能一直存在争议。现在，在一项最近的大脑技术的出色演示中，神经科学家首次为这两个问题提供了答案。他们确认了大脑中调节快速眼动睡眠的神经回路，并表明快速眼动睡眠控制着另一个主要睡眠阶段的生理机能，即非快速眼动睡眠(NREM)。

由日本理研脑科学研究所的Shigeyoshi Itohara和筑波大学国际整合睡眠医学研究所的Yu Hayashi领导的研究小组在《科学》杂志上发表了这项研究科学这个星期。研究小组注意到，在胚胎早期发育过程中，大脑中被称为桥脑的许多细胞，被怀疑是快速眼动睡眠控制的地方，实际上是来自遥远的大脑区域，被称为菱形唇的访客。就像神经侦探一样，研究小组推断，如果他们能标记菱形唇细胞，他们就能追踪它们向脑桥的迁移，并在睡眠时人工激活它们。然而，直到最近才有这种方法存在。

请使用一种叫做DREADD的方法，意思是“被设计药物激活的设计受体”。这项基因技术涉及到转基因小鼠，这些转基因小鼠在发育阶段的菱形唇细胞中表达了DREADD受体，而菱形唇细胞在发育阶段表达了Atoh1，然后迁移到桥脑。研究人员使用一种与CNO受体结合的药物，在睡眠期间激活脑桥上的细胞，通过观察放置在头部的电极的大脑活动来测量。数据显示，激活兴奋性的Atoh1细胞可以抑制快速眼动睡眠，导致非快速眼动睡眠的增加。第二组REM抑制细胞也被鉴定为位于Atoh1细胞下游。

在确定了抑制快速眼动睡眠的细胞后，研究人员继续研究快速眼动阶段在一般睡眠生理学中的作用。他们从非快速眼动睡眠阶段的老鼠大脑中提取了记录，与相对安静、去同步的快速眼动睡眠阶段相比，该阶段的特征是大脑中有大量缓慢的活动。使用DREADD系统，他们缩短或延长快速眼动睡眠，并惊讶地发现在接下来的非快速眼动睡眠中慢波的振幅相应地变小或变大。研究结果首次表明，睡眠阶段在层次上相互作用，非快速眼动睡眠在快速眼动睡眠控制下。

这一发现对哺乳动物的睡眠是如何以及为什么进化成现在的两阶段结构有一定的启示。众所周知，清醒时的新奇体验会在随后的非快速眼动睡眠中储存在大脑中，而慢波在这一过程中起着重要作用。根据目前的研究，快速眼动睡眠也有助于这一过程，因为非快速眼动睡眠时慢波的产生依赖于快速眼动睡眠。作者计划继续使用DREADD和其他大脑神经科学家正在开发的研究技术，试图确定哺乳动物快速眼动睡眠在进化中的实际作用，并为其他谜团寻找答案。其中，他们警告说，实验室小鼠没有可测量的梦，尽管它们可以在非快速眼动(NREM)中重复前一天醒来时的活动序列。快速眼动睡眠与非快速眼动经历的重现之间的关系是未来的一个研究领域。

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