一群睡覺中的小白鼠“幫助”科學家發現了一個關于睡眠的秘密：位于基底前腦的膽堿能神經元，對睡眠覺醒行為具有特異的調節功能。浙江大學醫學院神經科學研究所段樹民教授課題組2014年3月6日在CELL子刊Current Biology發表論文，報道了他們的新發現。

睡眠是腦的最奇妙的現象之一，并對學習、記憶、情緒等高級功能產生重要影響。良好的睡眠是身心健康的保障。隨著生活節奏的加快，社會競爭壓力的加大，睡眠障礙已成為影響人們身心健康的重要因素，據世界衛生組織調查，全球近30%的人存在各種睡眠問題，而我國居民睡眠障礙的發病率近年來高達40%以上，成為日益增加的焦慮和抑郁癥發生的重要因素。研究睡眠發生及其障礙的機制，為治療睡眠障礙提供新的診治靶點具有重要的社會意義。

睡眠的產生和調控機制一直是神經科學家非常著迷的問題。睡眠分為慢波睡眠 （SWS）與快速眼動睡眠(REM)，而做夢往往是發生在REM睡眠期。已知腦內一些區域分別具有促進睡眠和覺醒的功能，其中基底前腦就是調控睡眠活動的中樞之一。在基底前腦的細胞群中，膽堿能神經元屬于“少數民族”，只占該腦區所有細胞的5%，而經典的研究方法很難研究這樣少量神經元的活動對腦功能的影響。因此，膽堿能神經元雖被認為能引起腦皮層興奮，但是其在睡眠覺醒中的確切作用與機制尚不清楚。

“我們采用了光遺傳學技術，發現了一些有趣的現象。”課題組成員，該論文的通訊作者之一虞燕琴副教授介紹，所謂的光遺傳學技術，就是對某一特定類型的神經元進行基因改造，把一種對光敏感的離子通道表達在這類神經元上，這種離子通道受到光刺激后就會開放，從而使神經元產生興奮活動。這樣，就能人為的用光來選擇性的“操控”這些神經元的電活動。

光遺傳學技術誕生剛滿10年，這一新興技術極大的促進了人們對于大腦的探索和了解。虞燕琴老師說，已知腦內有多個調控睡眠-覺醒的區域，但這些區域在促覺醒功能分工上有什么不同，卻不清楚。此前有科學家通過光遺傳學技術研究發現，激活腦的一些促覺醒系統，比如藍斑的去甲腎上腺素能神經元或者外側下丘腦的Orexin神經元，對處于SWS和REM睡眠中的動物都具有喚醒作用。而該課題組發現特異性地興奮基底前腦中的膽堿能神經元只能“喚醒”處于SWS睡眠中的小鼠，但對處于REM睡眠中（即容易做夢的睡眠期）的小鼠，不僅不能喚醒，還會讓它睡的更香，好像不忍打斷它的美夢似的。這些結果表明，腦內不同的促覺醒中樞對不同時相的睡眠具有復雜而精致的調控機理。

進一步的研究發現，當小鼠在晚上（相當于人類的白天）清醒活躍期，較長時間（1個小時）激活基底前腦的膽堿能神經元，這些小鼠就會在白天睡眠期（相當于人類的晚上）出現“失眠”樣的表現。這一結果對理解失眠產生的機制具有一定意義，并提示膽堿能神經元可能作為治療失眠的一個靶點。

論文“Selective Activation of Cholinergic Basal Forebrain Neurons Induces Immediate Sleep-wake Transitions”的作者為2009級研究生韓勇同學。該研究得到了973計劃項目、國家科技部支撐項目、國家自然科學基金、引進人才基金、浙江省自然科學基金等的支持。

內容簡介：

膽堿能神經元（cholinergic neuron）：以乙酰膽堿（ACh）為遞質的神經元稱為膽堿能神經元。膽堿能神經元在中樞分布極為廣泛，如脊髓前角運動神經元，包括其軸突發出到潤紹細胞的測支，丘腦后部腹側的特異性感覺投射神經元等都是膽堿能神經元，腦干網狀結構上行激動系統的各個環節、紋狀體、邊緣系統的梨狀區、杏仁核、海馬等部位都含有ACh。