脑干的一群星形胶质细胞，让清醒维持更久
鼠研究发现，面神经旁区星形胶质细胞的钙活动与觉醒相连；激活后腺苷信号升高，A1受体及促睡眠GABA通路参与这一局部促醒过程。
一片促进睡眠的脑干区域里，某些细胞却可以帮助动物醒来，并让清醒维持更久。2024年发表于 Advanced Science 的研究，关注面神经旁区（PZ）的星形胶质细胞。这些细胞不是神经元，却能以钙活动和细胞外信号影响周围网络。团队发现，通常与睡眠压力联系在一起的腺苷，在这里呈现促醒作用。沿着这个看似反常的结果，研究逐步追踪受体、递质来源和通向臂旁核（PB）的GABA连接。
PZ星形胶质细胞激活促进并延长清醒，降低其钙活动则在活动期减少清醒、增加NREM睡眠。激活伴随腺苷升高及PZ→PB GABA末梢钙信号、PB局部GABA信号降低；A1阻断削弱促醒。
阅读目录 · 7个部分
星形胶质细胞的钙活动，跟着状态变化
把PZ星形胶质细胞钙记录与脑电、肌电放在同一时间线上，研究看到清醒时信号最高，快速眼动睡眠时最低。从NREM或REM睡眠转入清醒时，钙信号升高；从清醒转入NREM、从NREM转入REM时，则下降。
不响应钙的荧光对照，没有同样的状态差别。这一观察把支持细胞的活动放到了睡醒转换现场，但活动跟随状态变化，还需要进一步干预，才能判断它是否参与维持清醒。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
激活之后，清醒变成更长的片段
在小鼠中提高PZ星形胶质细胞活动，随后数小时清醒明显增加，NREM和REM减少。清醒不只是总量上升，单次片段也变长，睡眠片段减少；干预效果消退后，睡眠出现回补。
大鼠光激活实验进一步显示，PZ星形胶质细胞能够迅速促进从NREM或REM醒来，在活动与非活动时段均可观察到。其他脑区的相同类型激活并不一律如此：下丘脑外侧区也有促醒，基底前脑的受测效果却未显著。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
降低钙活动，清醒更容易被打断
研究随后用钙泵降低PZ星形胶质细胞内的钙活动。小鼠活动期的清醒时间减少、NREM增加，REM总时间未显著改变。清醒片段缩短，清醒与NREM之间的往返转换增多。
非活动期没有同样显著的状态时长变化。与激活结果放在一起，这些观察说明PZ星形胶质细胞尤其参与维持较高水平的清醒；降低活动带来的表现，是清醒片段更难保持，而非所有睡眠状态同时增加。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
细胞外信号，也在醒来时升高
在PZ两侧分别记录腺苷传感信号与星形胶质细胞钙信号，二者呈正相关。腺苷在睡眠转入清醒时升高，清醒时最高，REM最低；不结合腺苷的突变传感器没有显著状态差异。
两条信号在时间上同向变化，让腺苷成为候选的细胞间信号。它的作用需要放在局部网络中理解：一个分子会推动睡眠还是清醒，取决于它遇到什么受体，以及接收细胞原本怎样调节网络。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
A1受体与ATP水解，提供不同线索
局部腺苷类似物增加清醒，激活A1受体也有促醒效果；A2A相关激活在受测条件下未见显著作用。先阻断A1受体，再激活PZ星形胶质细胞，从NREM或REM醒来的概率降低，显示A1相关作用参与这一效应。
ATP与腺苷传感信号也随状态协同变化。抑制胞外ATP水解相关过程后，星形胶质细胞激活引起的NREM至清醒转换减少；抑制平衡型核苷转运，未出现同样显著的阻断。转运干预本身可影响基础睡醒，却不必同样影响这次激活诱发的促醒。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
调高或调低细胞钙活动，腺苷随之改变
直接激活PZ星形胶质细胞，无论起点是NREM、REM还是清醒，腺苷传感信号都会升高。单纯光照对照没有相同变化。降低星形胶质细胞钙活动后，清醒期腺苷信号也下降。
这一组干预把同时出现的两条信号进一步联系起来，支持星形胶质细胞活动参与局部腺苷调节。局部信号仍可能整合多个来源，研究没有逐一追踪每一份ATP从哪类细胞释放，接下来转向腺苷可能影响的促睡眠连接。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
减弱一段抑制输入，网络转向清醒
PZ的GABA细胞投向PB，激活当地末梢可促进NREM。星形胶质细胞激活后，这路末梢钙信号降低；PB局部GABA传感信号也下降。星形胶质细胞因此与一条促睡眠抑制输入的减弱相联系。这与“减少对促醒网络的抑制”相呼应，支持细胞也能通过调节神经元之间的信号来影响状态。
A1受体在PZ的GABA细胞及谷氨酸能细胞中均有表达，局部腺苷的影响因此可能涉及多类细胞。主要小鼠实验采用雄鼠，并结合大鼠光激活结果，支持一个局部促醒模型：星形胶质细胞活动伴随腺苷升高和促睡眠抑制输入减弱，让清醒更容易持续。
来源：Zhu Y et al. · Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany) · CC BY
查看原图与英文图注 ↗