科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了夢(mèng)境的開(kāi)關(guān) 打開(kāi)就能做夢(mèng)
只要輕輕撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，加州大學(xué)伯克利分校的神經(jīng)學(xué)家就可以讓一只睡著的小鼠進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)。
研究者在進(jìn)化層面非常原始的髓質(zhì)細(xì)胞中插入了一個(gè)光遺傳開(kāi)關(guān)，這樣他們就可以通過(guò)激光來(lái)控制神經(jīng)元的狀態(tài)，讓其工作或者休眠。
當(dāng)神經(jīng)元被激活時(shí)，睡著的小鼠立即會(huì)進(jìn)入REM(Rapid EyeMovement)睡眠。REM睡眠狀態(tài)是哺乳動(dòng)物做夢(mèng)的狀態(tài)，這時(shí)，眼球會(huì)快速運(yùn)動(dòng)，并伴隨著大腦皮層的激活和全身骨骼肌的麻痹。當(dāng)神經(jīng)元被反激活時(shí)，小鼠進(jìn)入REM睡眠的能力會(huì)減弱甚至消失。
“以前人們總是認(rèn)為在REM睡眠中，髓質(zhì)所扮演的角色只與骨骼肌麻痹有關(guān)”，伯克利的分子細(xì)胞生物學(xué)教授、霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員YangDan說(shuō)道?！拔覀冋故玖诉@些神經(jīng)元的作用，其實(shí)是它們觸發(fā)了REM睡眠的各個(gè)層面，包括肌肉麻痹以及大腦皮層在REM睡眠狀態(tài)下特有的激活狀態(tài)。”
雖然有證據(jù)顯示其它部位的神經(jīng)元，如腦干和下丘腦，也對(duì)REM睡眠有影響，Dan表示：“在我們的試驗(yàn)中，94%的情況下，一旦刺激髓質(zhì)神經(jīng)元，小鼠會(huì)立即會(huì)進(jìn)入REM睡眠。因此我們可以總結(jié)這可能就是讓你做夢(mèng)的關(guān)鍵所在。”
加州大學(xué)伯克利分校團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)成果于10月7號(hào)發(fā)表在了網(wǎng)上，并于10月15號(hào)發(fā)表在英國(guó)的《自然》雜志上。
研究者表示，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)不僅會(huì)幫助研究者更好地理解大腦中睡眠和夢(mèng)境的復(fù)雜控制過(guò)程，而且可以允許科學(xué)家們控制小鼠的夢(mèng)境來(lái)幫助理解為什么人類會(huì)做夢(mèng)。
“許多的精神障礙，特別是情緒失調(diào)，都和REM睡眠的變化相互聯(lián)系，并且許多常用藥也會(huì)引起REM睡眠的變化，所以REM睡眠可能是一個(gè)敏感的心里和情感健康指示器，”伯克利的博士后、第一作者FranzWeber說(shuō)道?！拔覀兿Ｍ芯窟@種睡眠環(huán)路可以幫助我們更好地了解這些心里問(wèn)題以及那些會(huì)影響睡眠的神經(jīng)疾病，比如帕金森和阿爾茲海默病?！?/p>
飲食與做夢(mèng)
研究人員還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在小鼠醒著的時(shí)候刺激這些腦細(xì)胞時(shí)，小鼠并沒(méi)有顯示出失眠的癥狀，但是它們會(huì)吃得更多。在普通的小鼠中，這些神經(jīng)元作為一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞亞群，它會(huì)釋放出一種叫γ-氨基丁酸(GABA)的神經(jīng)遞質(zhì)，因此它們被稱作GABA神經(jīng)元。這些神經(jīng)元在小鼠醒著，并進(jìn)行進(jìn)食和梳理毛發(fā)這兩種愉悅的行為過(guò)程中最為活躍。
Dan猜想這些位于髓質(zhì)中的GABA神經(jīng)元與應(yīng)激神經(jīng)元的作用相反，比如腦橋(另外一個(gè)大腦中進(jìn)化層面比較原始的部分)中的去甲腎上腺素能神經(jīng)元。去甲腎上腺素能神經(jīng)元會(huì)釋放出去甲腎上腺素，一種類似于腎上腺素的神經(jīng)遞質(zhì)。
“有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，去甲腎上腺素能神經(jīng)元，這種你在跑步時(shí)會(huì)活躍的細(xì)胞，當(dāng)進(jìn)食或者梳理毛發(fā)等行為發(fā)生時(shí)會(huì)停止釋放遞質(zhì)。所以似乎每當(dāng)你放松并享受的時(shí)侯，去甲腎上腺素能神經(jīng)元的開(kāi)關(guān)都會(huì)斷開(kāi)，髓質(zhì)中GABA神經(jīng)元的開(kāi)關(guān)會(huì)閉合，”Dan說(shuō)道。
從髓質(zhì)的腹側(cè)部分，到腦干以及下丘腦的部分區(qū)域，GABA神經(jīng)元均有分布，所以它們能夠影響許多機(jī)體的功能。這些區(qū)域比大腦皮層更為原始，大腦皮層是思考的中心，而它們則控制著情感和許多本能，它們也是肌肉和呼吸等機(jī)體自動(dòng)功能的控制中心。
光學(xué)腦狀態(tài)轉(zhuǎn)換
Dan，Weber和他們的同事選擇了一種叫光遺傳學(xué)的技術(shù)來(lái)研究位于髓質(zhì)并且與REM睡眠有關(guān)的GABA神經(jīng)元。這種技術(shù)包括在特定神經(jīng)元中通過(guò)病毒插入一個(gè)光敏感離子通道。為了使病毒定向作用于神經(jīng)元，研究人員使用了一種基因改造的小鼠，在它們的GABA神經(jīng)元中會(huì)表達(dá)出一種標(biāo)記蛋白。當(dāng)這些工作做好之后，離子通道就可以根據(jù)激光信號(hào)打開(kāi)或者閉合，激光信號(hào)通過(guò)一根插入小鼠大腦的光纖傳送。
使用這種小鼠，研究者總結(jié)出了髓質(zhì)中這些神經(jīng)元的活動(dòng)狀態(tài)，并且記錄下了短時(shí)間激活或者反激活這些神經(jīng)元對(duì)睡眠和蘇醒行為的影響。
研究者還使用一種藥品來(lái)使這部分神經(jīng)元失活，他們發(fā)現(xiàn)這會(huì)造成REM睡眠的減少。但這種效果并不會(huì)馬上顯現(xiàn)出來(lái)，持續(xù)時(shí)間也不會(huì)很長(zhǎng)。畢竟這種藥品要過(guò)半小時(shí)才會(huì)起效，并且會(huì)被慢慢代謝掉。
此外，研究者還在髓質(zhì)中其它神經(jīng)元群中插入了這種光敏感通道：谷氨酸能神經(jīng)元，它會(huì)釋放神經(jīng)遞質(zhì)谷氨酸。當(dāng)這種神經(jīng)元被激活時(shí)，小鼠會(huì)立即被喚醒，與GABA神經(jīng)元恰好相反。
Dan現(xiàn)在還在繼續(xù)她的神經(jīng)元研究，并不僅僅局限于與REM睡眠有關(guān)的，她也在研究那些會(huì)影響非REM睡眠的神經(jīng)元。
