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研究人员发现了大脑中控制觉醒的神经回路

这项工作是在Viviana Gradinaru(BS '05)的实验室中完成的,该实验室是生物学和生物工程学的助理教授,传统医学研究所的研究员,天桥分子与细胞神经科学研究所所长以及Chrissy Chen神经科学研究所所长。加州理工学院。它出现在6月8日的《神经元》杂志在线版上。

Gradinaru和她的团队想知道:面对迫在眉睫的最后期限,我们如何克服疲劳,或者在夜深人迷中唤醒自己,喂养一个哭泣的婴儿?换句话说,面对所谓的显着刺激,我们如何超越自然的睡眠动力?

格拉迪纳鲁说:“为回答这个问题,我们决定检查大脑的一个区域,称为背侧缝核,该区域中有一组被研究不足的多巴胺神经元,称为背侧缝核神经元或DRNDA神经元。”“已经证明,在大脑的这一部分受到损害的人们白天会过度嗜睡,但是人们对这些神经元在睡眠/觉醒周期中的确切作用以及它们是否对内源性或外源性刺激做出反应尚无很​​好的了解。影响唤醒。”

该团队研究了小鼠中的DRNDA神经元,小鼠是用于研究人脑的模型生物。首先,研究小组测量了动物遇到显着刺激(例如潜在交配对象的到来,突然的不适感或食物)时DRNDA的活性。DRNDA神经元在这些事件中非常活跃,这导致研究人员得出理论认为,神经元会发送突显和唤醒信号,然后可以调节睡眠或清醒状态。

“然后我们在整个睡眠/唤醒周期中测量了DRNDA的活性,发现这些神经元在动物睡觉时最不活跃,而在动物醒来时活动增加,”该研究的第一作者Ryan Cho说道。纸。“我们旨在发现这仅仅是相关性还是神经元的活动是否实际上导致了睡眠觉醒状态的改变。”

研究人员使用了一种称为光遗传学的技术来改造DRNDA细胞,使其受到光的刺激。在动物正常睡眠的时间内用光刺激这些神经元后,Gradinaru和她的团队发现老鼠从睡眠中醒来并保持清醒状态。当DRNDA的活性被化学抑制时,情况恰恰相反:即使面对刺激性的重要刺激,例如掠食者或交配伴侣的气味,动物也可能入睡。这表明DRNDA神经元的活动确实控制着睡眠-觉醒行为。

最后,研究人员检查了这些神经元在外部刺激引起的觉醒中的作用。神经元的活动因光遗传学而沉默,并且在动物入睡时发出很大的声音。对照小鼠通常会醒来,而DRNDA受阻的小鼠通常会忽略声音并保持睡眠状态。

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