大多数喜欢熬夜的人都对“疲惫不堪”的感觉再熟悉不过。尽管身体已筋疲力尽，但大脑却感到很“嗨”，毫无困意，甚至无比兴奋。现在，美国西北大学的神经生物学家首次揭示了产生这种独特现象的机制。
北京时间11月2日晚，Neuron期刊在线发表了美国西北大学团队关于睡眠剥夺导致心境转化机制的最新研究成果，阐释了多巴胺在其中的重要作用。
西北大学神经生物学教授Yevgenia Kozorovitskiy为该论文的通讯作者，现就职于Querrey Simpson生物电子中心的武名政博士为该论文的第一作者。
在这项新的研究中，研究人员轻度剥夺小鼠的睡眠，并检查它们的行为和大脑活动。他们发现，在急性睡眠剥夺期间，大脑中多个脑区的多巴胺释放增加，同时内侧前额叶皮层的突触可塑性提高，建立突触连接来维持新的情绪。这些最新结果可以帮助研究人员更好地理解情绪状态如何自然转变，使人们更加全面地了解速效抗抑郁药的作用机理，从而发现新的治疗靶点。
慢性睡眠不足已得到了非常充分的研究，其负面影响也已经被广泛记录。但一过性睡眠剥夺的后果，例如学生在熬夜复习考试之后的状态，却并未完全被人们所理解。既往研究已经证明了睡眠的剧烈扰动可以改变精神状态和行为。对于双向情感障碍的患者，睡眠和昼夜节律的改变很可能逆转当时的抑郁状态，使心境向躁狂方向转变。有趣的是，即使是在健康人群中，短暂的睡眠不足后情绪状态变化的感受也非常真实，但大脑中导致这些情绪转变的确切机制仍不为人们所知。”
为了探索这些机制，美国西北大学的科学家们进行了一项新的研究，短时间轻微剥夺健康小鼠的睡眠。与正常睡眠的对照组小鼠相比，这些经历了睡眠剥夺的小鼠变得非常活跃，甚至更具攻击性。
进而，研究人员利用荧光分子探针测量了负责大脑奖赏反应的多巴胺能神经元的活动。他们发现，在一过性睡眠剥夺期间，多巴胺能神经元表现的更活跃。接下来，研究人员检测了大脑中不同区域在睡眠剥夺时段的多巴胺释放情况，其中内侧前额叶皮质、伏隔核和下丘脑的多巴胺释放显著增加。
为进一步探究多巴胺对不同行为的影响，研究人员利用化学遗传的方法选择性抑制不同脑区中的多巴胺释放。他们发现，只有在内侧前额叶皮层的多巴胺释放受到抑制时，睡眠剥夺的抗抑郁效果才会消失。相比之下，伏隔核和下丘脑的多巴胺与类似于轻躁狂的行为密切相关。这意味着在寻找基于多巴胺的治疗靶点时，前额皮质是一个更加重要的脑区。同时，这也验证了该研究领域中一个非常重要的假设，即多巴胺能神经元不仅仅是预测奖赏或者惩罚的单一群体，不同类型的多巴胺能神经元在大脑中可以发挥截然不同的作用。
图文摘要
大多数轻躁狂行为在睡眠剥夺后的几个小时内消失，但抗抑郁作用持续了很长一段时间。当研究人员检查内侧前额叶皮质时，他们发现椎体细胞的突触可塑性明显增强。睡眠剥夺后内侧前额叶皮质中的神经元形成了称为树突棘的微小突起，这类微小突起是一种高度可塑的结构，会随着大脑活动而变化。当研究人员使用光学与基因工具分解这些新形成树突棘，睡眠剥夺后的小鼠重新产生了抑郁行为。这表明内侧前额皮质的树突棘发生（spinogenesis）介导了睡眠剥夺引起的持续抗抑郁作用。
鉴于保持良好睡眠的重要性，研究人员不建议人们通过睡眠剥夺自己来提振忧郁的情绪。虽然人们并不完全理解为什么睡眠不足会对大脑造成这种影响，但也许进化在其中起到了一定的作用。可以想象，在自然环境下，睡眠剥夺带来的短时间兴奋可以避免捕食者或突发的危险状况。长期睡眠剥夺带来的慢性影响是有害的，但对于暂时的睡眠剥夺，其所带来的兴奋状态是也许对生命体来说是更加有益的。而为何多巴胺能神经元在睡眠剥夺期间更加的活跃，还需要进行进一步的研究。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.neuron.2023.10.002
编辑 | 余 荷
排版 | 王大雪
