压力之后,焦虑样行为与失眠为何同行?BNST 里的共享群体与两种输出
小鼠研究发现,压力募集的终纹床核群体同时影响行为与睡眠;背侧缝核和视前区的接收细胞,分别呈现情绪与睡眠方面的作用。
紧张与睡不好常常一起出现,但在神经网络中,它们究竟共享多少机制?发表于 Science Advances 的研究,在小鼠终纹床核(BNST)找到一批被慢性压力与睡眠不足共同募集的细胞。它们在清醒和焦虑相关场景中更活跃,提高活动后,两类表现同时加重。沿着输出继续追踪,故事却开始分路:接收这些输入的背侧缝核细胞主要影响焦虑样行为,视前区细胞主要影响睡眠。共享的起点,能够连接不同的结果。
压力相关 BNST 群体具有双重功能,下游接收细胞则显出选择性:DRN 方向影响焦虑样行为,POA 方向影响 NREM 与觉醒。
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压力与少睡,募集了重叠的细胞
慢性束缚压力后,小鼠较少探索开放空间,NREM 与 REM 睡眠减少、清醒增加;睡眠不足本身也会引起焦虑样行为。相关任务中总运动量并未显著改变,提示探索位置的变化有自己的特点。不同压力条件和另一品系的观察,也出现了睡眠与焦虑样表现同行的现象。
团队追踪被压力募集的 BNST 细胞,发现其中许多也在睡眠不足时被调动;反过来标记睡眠不足相关群体,再观察压力响应,也有明显重叠。两种经历由此在一批细胞上相遇。与日常环境中募集的群体相比,这种重叠更加突出,使共同的神经起点逐渐清楚。
进入开放区域,细胞活动随之升高
在压力小鼠中,这批细胞的放电会在进入开放场中心或迷宫开放臂时升高,离开后降低。未被识别为压力群体的细胞,以及日常环境对照群体,没有同样明显的变化。活动因此与具体场景相联系,细胞并非只是在压力结束后一直保持相同输出。
睡眠记录又显示,它们在清醒时比 NREM 和 REM 时更活跃;从睡眠转为清醒,活动迅速提高,进入 NREM 时则逐渐降低。这使同一群体的两种响应放到了同一幅图中:既跟随开放场景,也跟随睡眠—觉醒转换。下一步,研究询问这些变化是否能够影响行为。
来源:Sun H et al. · Science advances · CC BY-NC
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一群细胞,可以推动两类表现
提高压力相关 BNST 群体活动后,小鼠更少停留在中心和开放臂,总运动量没有同样改变;NREM 与 REM 减少,清醒增加,睡眠到觉醒的转换也更容易出现。行为任务与睡眠记录共同说明,这批细胞的活动能够影响两类结果,而不只随它们一起变化。
相邻的非压力群体被激活,却没有显著改变受检焦虑样行为和睡眠状态;日常环境中标记的群体也未复制效果。选择哪批细胞,决定了同一区域干预的结果。睡眠不足时募集的群体,即使没有慢性束缚经历,也能在活动提高后产生两种表现,进一步呼应共享群体的线索。
来源:Sun H et al. · Science advances · CC BY-NC
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压低群体活动,NREM 增加
降低压力群体活动后,NREM 增加、清醒减少,REM 没有明显变化。促睡过程也伴随运动量下降,因此团队在另一观察时段考察探索表现,发现中心与开放臂停留增加。活动向两个方向改变,睡眠与焦虑样指标也形成对应的双向结果。
这些结果让“睡眠变好”有了具体含义:在这里,最稳定的增加是 NREM,其他睡眠阶段没有一并恢复。共享群体可以影响多个状态,却并不保证每项指标同向变化。沿着它们的输出寻找目标,因而成为解释两类功能及睡眠阶段差异的重要一步。
来源:Sun H et al. · Science advances · CC BY-NC
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输出分路,部分细胞同时联系两个目标
这批 BNST 细胞带有 Vgat 标记,支持 GABA 能身份。它们的轴突分布在多个区域,其中视前区(POA)与背侧缝核(DRN)进入重点观察。前者与睡眠调节相关,后者含有情绪调节相关细胞,两种工作由此获得不同的下游位置。
逆向追踪显示,约一半压力群体同时联系 POA 和 DRN,其余还呈现不同投射组合。同一批被经历募集的细胞,可以把输出分送不同目的地。这个解剖结构提供了功能分工的基础,随后接收细胞的结果让研究看见:目标不同,能够改变的表现也不同。
来源:Sun H et al. · Science advances · CC BY-NC
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两种下游,分别改变情绪样行为与睡眠
降低接收 BNST 相关输入的 DRN 细胞活动,开放区域探索减少,睡眠状态却没有显著改变。降低相应 POA 细胞活动,NREM 减少、清醒增加,焦虑样行为没有同样变化。重要之处就在这两项分离:同一个来源群体的影响,到不同目标后呈现了选择性。
来源:Sun H et al. · Science advances · CC BY-NC
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改善不同表现,可以从不同目标出现
在压力小鼠中,提高 DRN 接收细胞活动改善探索表现,睡眠状态仍未显著改变;提高 POA 接收细胞活动增加 NREM、减少觉醒和 REM,焦虑样行为未明显变化。改善的方向再次显示分工,也提醒睡眠并非一个单一数值,增加 NREM 可以伴随 REM 减少。
这项小鼠研究给两类表现同行的现象提供了一幅有层次的图景:压力与少睡可以募集共享群体,输出目标又决定功能侧重。焦虑样行为和睡眠变化能够共同出现,也能在网络下游被分别改变。连接到哪里,因而与哪群细胞被调动同样重要。
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