在不損害認(rèn)知和健康的情況下保持清醒的秘訣

新的動(dòng)物研究表明，很少被研究的星形膠質(zhì)細(xì)胞是控制睡眠需求的主要細(xì)胞，有一天可能會(huì)幫助人類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間不睡覺(jué)，而不會(huì)產(chǎn)生精神疲勞和身體健康受損等負(fù)面后果。

這項(xiàng)發(fā)表在 《神經(jīng)科學(xué)雜志》上的研究發(fā)現(xiàn)，激活這些細(xì)胞可以讓小鼠在正常休息的情況下保持清醒幾個(gè)小時(shí)，而不會(huì)讓它們變得更困。

資深作者馬科斯說(shuō)：“延長(zhǎng)的清醒時(shí)間通常會(huì)增加睡眠時(shí)間和強(qiáng)度，但我們?cè)谶@項(xiàng)研究中看到的是，盡管增加了幾個(gè)小時(shí)的清醒時(shí)間，但這些小鼠在睡眠時(shí)間和深度方面與休息良好的對(duì)照組并沒(méi)有什么不同。”弗蘭克(Frank)是華盛頓州立大學(xué)埃爾森·S·弗洛伊德醫(yī)學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家和教授。“這開(kāi)啟了一種可能性，即我們有一天可能會(huì)采取針對(duì)星形膠質(zhì)細(xì)胞的干預(yù)措施，以減輕長(zhǎng)時(shí)間清醒的負(fù)面后果。”

輪班工人和軍隊(duì)的潛在應(yīng)用

弗蘭克設(shè)想，這可能包括可用于提高輪班工人和其他長(zhǎng)時(shí)間或非正常工作時(shí)間的人員(例如急救人員和軍事人員)的生產(chǎn)力、安全和健康的藥物。睡眠不足和不合時(shí)宜的睡眠已被證明會(huì)影響各種關(guān)鍵過(guò)程，包括注意力、認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶、新陳代謝和免疫功能。

星形膠質(zhì)細(xì)胞：不僅僅是大腦的“粘合劑”

星形膠質(zhì)細(xì)胞是與神經(jīng)元相互作用的非神經(jīng)元細(xì)胞類(lèi)型，神經(jīng)元是將易于測(cè)量的電信號(hào)從大腦傳輸?shù)缴眢w其他部位的腦細(xì)胞。星形膠質(zhì)細(xì)胞以前被認(rèn)為只是將大腦粘合在一起的“粘合劑”，但最近被證明通過(guò)一種更微妙且難以測(cè)量的鈣信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程，在各種行為和過(guò)程中發(fā)揮著積極作用。這包括 華盛頓州立大學(xué)之前的一項(xiàng)研究 ，該研究表明，抑制整個(gè)大腦的星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號(hào)傳導(dǎo)會(huì)導(dǎo)致小鼠在睡眠剝奪后睡眠需求減少。

在這項(xiàng)研究中，研究人員專(zhuān)門(mén)研究了基底前腦中的星形膠質(zhì)細(xì)胞，該大腦區(qū)域在確定睡眠和清醒時(shí)間以及睡眠需求方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。他們使用化學(xué)遺傳學(xué)(一種控制和研究腦細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路的方法)激活這些星形膠質(zhì)細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)這導(dǎo)致小鼠在正常睡眠期間保持清醒 6 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。更重要的是，研究人員沒(méi)有看到睡眠時(shí)間或睡眠強(qiáng)度隨著覺(jué)醒程度的增加而發(fā)生變化，正如預(yù)期的那樣。

第一作者、俄亥俄州立大學(xué)神經(jīng)科學(xué)助理教授阿什利·英吉奧西 (Ashley Ingiosi) 表示：“我們的研究結(jié)果表明，我們對(duì)睡眠的需求不僅與之前醒來(lái)時(shí)間有關(guān)，而且還受到這些長(zhǎng)期被忽視的非神經(jīng)元細(xì)胞的驅(qū)動(dòng)。”在華盛頓州立大學(xué)弗蘭克實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任博士后研究員期間進(jìn)行了這項(xiàng)研究。“我們現(xiàn)在可以開(kāi)始查明星形膠質(zhì)細(xì)胞如何與神經(jīng)元相互作用以觸發(fā)這種反應(yīng)，以及它們?nèi)绾悟?qū)動(dòng)大腦不同部位的睡眠表達(dá)和調(diào)節(jié)。”

未來(lái)的研究方向

接下來(lái)，研究人員計(jì)劃對(duì)小鼠進(jìn)行行為測(cè)試，以確定激活基底前腦星形膠質(zhì)細(xì)胞以誘導(dǎo)覺(jué)醒可能如何影響睡眠需求之外的其他過(guò)程，例如注意力、認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶、新陳代謝和免疫功能。為了至少獲得對(duì)注意力和認(rèn)知的潛在影響的一些跡象，他們?cè)诒狙芯恐杏^察了這兩個(gè)過(guò)程的腦電圖標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)它們與休息良好的對(duì)照組中看到的類(lèi)似。

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