深度神经科学

压力越大,我越困

动脉血压升高,通过外周压力感受器将信息传递到孤束髓核 (NST) 并使之激活不仅会调节血管舒缩、降低心跳频率,还能有效促进小鼠非快速眼动睡眠。

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睡眠,无以计数的打工人、学狗所缺少的东西。偏偏它的存在感太强,以至于每当我们忽视的时候,大脑和身体都会发出头痛得要命的警告。

研究表明睡眠可以巩固记忆,清除大脑和身体里的废物,增强免疫等,为了迎接崭新的一天做好万全的准备。长时间缺睡,会影响人的记忆力、情绪、身体代谢能力等,严重者甚至会早早患上糖尿病、心血管疾病、癌症以及神经类疾病。

其实,在躺平-闭眼-进入睡眠的过程中,我们会不自觉地抑制躯体运动,减缓心率,舒张血管,从而降低血压。可以说,没有什么比睡眠更能舒缓身心了。然而,长时间以来,我们并不知道,睡眠为何会和心跳血压的变化息息相关。

论文题目:

Cardiovascular baroreflex circuit moonlights in sleep control

DOI:

https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.08.027

近日,来自加州大学伯克利分校的丹扬(Yang Dan)教授团队发现,调控心血管的压力感受反射环路(Baroreflex)中的主要神经元,同样也参与了睡眠的调节。简单而言,动脉血压升高,通过外周压力感受器将信息传递到孤束髓核(NST),NST神经元激活后不仅会调节血管舒缩、降低心跳频率,还能有效促进小鼠非快速眼动睡眠(NREM)。

研究团队首先想找到并标记出NST中参与心血管的压力感受反射环路的神经元。在这个实验中,他们利用骆利群实验室先前设计的TRAP系统(Fos-iCreER x LSL-tdTomato)来捕捉参与环路的神经元。

首先他们利用血管收缩剂-苯肾上腺素(PE)激活压力感受反射环路,那么环路中被激活的神经元在4羟基三苯氧胺(4 hydroxytamoxifen,4-OHT)的加持下,就会因表达Fos而表达Cre,Cre的表达又可以引起荧光蛋白的表达。简言之,被荧光蛋白标记的NSTPE-TRAP神经元就是参与血压感受反射环路的那个小团体。

通过进一步的荧光原位杂交,他们发现,这批标记的NST神经元很大一部分可以表达可卡因和苯丙胺调节转录肽(CART)。所以他们也同时标记并检测了NSTCART神经元。与NSTPE-TRAP神经元类似,它们的活动与心跳还有血压的波动节律十分一致。接着,通过逆向追踪技术,研究人员进一步确认这些神经元可以直接接受上游压力感受器(baroreceptors)Piezo1和Piezo2的兴奋信号。

由本论文的第一作者Yuanyuan Yao设计并提供。

为了进一步探究这些NSTPE-TRAP神经元是否参与到NREM的睡眠调控,研究人员通过化学遗传调控和光遗传调控技术,激活NSTPE-TRAP和 NSTCART神经元,发现小鼠的血压和心跳减弱了,NREM睡眠也有显著提升。相反,抑制这些神经元,则会促进觉醒,减少NREM。

随后,研究人员更为全面地探索了NSTPE-TRAP 和NSTCART神经元的下游投射神经元,包括尾端延髓腹外侧区(CVLM)的抑制性神经元和更低一级被CVLM抑制的头端延髓腹外侧区(RVLM)兴奋性肾上腺素交感神经元,当然还有延髓内疑核(Amb)的胆碱性副交感神经元。无论是光遗传激活CVLM的抑制性神经元,还是抑制RVLM神经元,亦或是化学激活Amb这批神经元,都会起到类似促进NREM睡眠的功效。

总的来说,这个研究揭示了被普遍认为调控心血管压力的环路,其实身兼副职,对睡眠的促进同样功不可没。据第一作者姚园园博士介绍,虽然早前就已有相关研究表明,在麻醉的动物中刺激压力感受器确实会诱发类似睡眠的状态。但时过多年,并没有更多的工作对这个现象做出更为细致的解释,以至于大部分人可能都已淡忘了相关成果。而这个近期发现,不仅在自由活动的小鼠中发现了类似现象,更是在环路水平加深了我们对压力感受反射和睡眠的认识,为将来的无创睡眠增强技术提供了新思路。

还在为明天的项目汇报寝食难安吗?还在被十分钟前刷到的爆炸大瓜“撑”得辗转反侧吗?快来试试刚出炉的压力感受器,只要你敢“压”,包你睡得好。


作者:图图;编辑:光影

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