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Cell Reports:为什么做梦很重要?新研究发现做梦其实有助于大脑“排毒”

前沿科研资讯 管理员 143℃ 0评论
Cell Reports:为什么做梦很重要?新研究发现做梦其实有助于大脑“排毒”插图

在现代生活,睡眠时间几乎已经成为了稀有物质。对于学生来说,睡眠照样缺乏:早上6点准时起床,睡眼惺忪地开始了一天的学习;中午本该好好午睡,可有些好学生却主动申请中午留班写作业,但导致下午更加疲惫;好不容易熬到了晚上,晚自习上到9点半,等能够真正入睡就到10点半了学生一天的睡眠不足8小时,更何况拼命加班的上班族,睡觉对人来说竟成为了奢望。

 

当然,睡眠不足会造成的不好影响我们也是深知杜明,人类一生中有三分之一的时间在睡觉,包括苍蝇、蠕虫甚至水母等无脊椎动物也会睡觉。在整个进化过程中,睡眠对所有具有神经系统的有机体来说都是普遍的,也是必不可少的。然而你有没有想过,为什么我们要睡觉?     

 

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近日,日本筑波大学国际综合睡眠医学研究所的研究团队在Cell Reports 期刊上发表了一篇名为Cerebral capillary blood flow upsurge during REM sleep is mediated by A2a receptors 的相关论文,论文指出在快速眼动睡眠期间大脑血流供应最高,且A2aR信号对大脑血流的升高至关重要。

 

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研究指出哺乳动物的睡眠拥有两种不同的状态,非快速眼动(NREM)睡眠和快速眼动(REM)睡眠。越来越多的证据支持NREM睡眠和REM睡眠,在记忆巩固和突触可塑性中的因果关系,但是人们对快速眼动睡眠对这些基本生命功能的影响知之甚少。因此,本研究的目的是使用双光子显微镜(2PM)直接观察脑毛细血管内红细胞(RBC)速度和流量的变化,同时监测睡眠/觉醒状态。

 

为了分析未麻醉小鼠的毛细血管CBF动力学,研究使用2PM直接测量单个红细胞在毛细血管内的运动。通过记录脑电图(EEG)和肌电图(EMG)同时监测睡眠阶段。在REM睡眠期间,红细胞流量与θ峰值频率显著正相关,但在在NREM睡眠期间,红细胞速度与功率显著正相关。然而,在REM睡眠期间,并没有检测到红细胞速度或流量与θ-伽马耦合之间的显著相关性,显然在REM睡眠期间,毛细血管CBF显著增加,但在主动清醒和NREM睡眠之间具有可比性。

 

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研究还探讨了睡眠期间毛细血管CBF调节的分子机制。腺苷由神经元和胶质细胞释放,并通过腺苷A2a受体(A2aR)发挥血管舒张作用。此外,A2aR是咖啡因在睡眠抑制中的作用靶点,支持其参与睡眠调节,尽管A2aR-KO小鼠在基线检查时未表现出明显的睡眠异常或心血管缺陷。在A2aR KO小鼠中,在REM睡    眠期间,毛细血管CBF在红细胞速度方面增加,但程度低于野生型(WT)小鼠。与WT小鼠相比,A2aR KO小鼠在快速眼动睡眠反弹期间的红细胞速度和流量均显著降低。这些结果表明,A2aR KO小鼠在REM睡眠期间,即使在高REM睡眠压力下,也不能产生毛细血管CBF的升高。

 

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正如WT和A2aR KO小鼠对碳酸氢钠(NaHCO3)的可比反应所表明的那样,A2aR KO小鼠血管系统的一般反应性可能没有变化,碳酸氢钠是一种增加CBF的试剂。此外,REM睡眠期间的EEG功率谱没有受到影响。因此,A2aR KO小鼠REM睡眠期间毛细血管CBF的减少可能不是由于REM睡眠发作的普遍恶化。REM睡眠期间心率的增加可能导致毛细血管CBF增加。然而,A2aR KO小鼠REM睡眠期间毛细血管CBF的增加似乎正常,表明毛细血管CBF的增加可能与心率的增加无关。还测试了A2AR PAM-1的作用,它是A2AR的一种正变构调节剂,因此可以增强内源性A2AR信号。向WT小鼠施用A2AR PAM-1可增加红细胞速度,其作用在REM睡眠中最大。在A2aR KO小鼠中未观察到这种作用,证实A2aR阳性变构调节剂-1(PAM-1)通过A2aR影响CBF。

 

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在研究中检测到的增加的毛细血管CBF对于确保大脑和血液之间的物质充分交换可能很重要。在同时进行EEG/EMG记录的同时观察毛细血管CBF的方法有望在未来的研究中有效地阐明REM睡眠期间毛细血管CBF升高的功能意义,比如阿尔茨海默病涉及大脑中废物的累积,快速眼动睡眠期间,而大脑毛细血管的血流量增加是否对大脑的废物清除很重要,这又是一个有意思的话题。这项研究为未来研究腺苷A2A受体在阿尔兹海莫研究中的作用奠定了初步基础,有助于开发针对阿尔茨海默病等疾病的新疗法。

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