新的動物研究表明，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，有一天可能會幫助人類長時間不睡覺，而不會產(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小時，而不會讓它們變得更困。
資深作者馬科斯說：“延長的清醒時間通常會增加睡眠時間和強(qiáng)度，但我們在這項(xiàng)研究中看到的是，盡管增加了幾個小時的清醒時間，但這些小鼠在睡眠時間和深度方面與休息良好的對照組并沒有什么不同。”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。“這開啟了一種可能性，即我們有一天可能會采取針對星形膠質(zhì)細(xì)胞的干預(yù)措施，以減輕長時間清醒的負(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時間或非正常工作時間的人員(例如急救人員和軍事人員)的生產(chǎn)力、安全和健康的藥物。睡眠不足和不合時宜的睡眠已被證明會影響各種關(guān)鍵過程，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)胞類型，神經(jīng)元是將易于測量的電信號從大腦傳輸?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”，但最近被證明通過一種更微妙且難以測量的鈣信號傳導(dǎo)過程，在各種行為和過程中發(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，抑制整個大腦的星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號傳導(dǎo)會導(dǎo)致小鼠在睡眠剝奪后睡眠需求減少。
在這項(xiàng)研究中，研究人員專門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 小時或更長時間。更重要的是，研究人員沒有看到睡眠時間或睡眠強(qiáng)度隨著覺醒程度的增加而發(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，我們對睡眠的需求不僅與之前醒來時間有關(guān)，而且還受到這些長期被忽視的非神經(jīng)元細(xì)胞的驅(qū)動。”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)動大腦不同部位的睡眠表達(dá)和調(diào)節(jié)。”
未來的研究方向
接下來，研究人員計(jì)劃對小鼠進(jìn)行行為測試，以確定激活基底前腦星形膠質(zhì)細(xì)胞以誘導(dǎo)覺醒可能如何影響睡眠需求之外的其他過程，例如注意力、認(rèn)知、學(xué)習(xí)、記憶、新陳代謝和免疫功能。為了至少獲得對注意力和認(rèn)知的潛在影響的一些跡象，他們在本研究中觀察了這兩個過程的腦電圖標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)它們與休息良好的對照組中看到的類似。
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