越清醒越活跃，却是一道觉醒刹车
小鼠研究发现，背侧中缝核一群GAD2细胞在清醒和应激时活跃，激活后却减少清醒、增加NREM睡眠；投向丘脑的分支参与限制应激反应。
紧张时睡不着，往往让人想到大脑的觉醒系统被持续推高。但维持清醒的时刻，也可能有另一股力量在踩刹车。2024年3月28日发表于 Nature Communications 的小鼠研究，在背侧中缝核找到这样一群GAD2细胞：它们在清醒时比睡眠时更活跃，激活以后却把睡眠推向非快速眼动睡眠（NREM）。顺着这份反差，团队追踪了应激反应与丘脑连接，描绘出一条约束过度觉醒的神经通路。
背侧中缝核GAD2细胞在清醒和应激中活跃；增强其活动减少清醒并增加NREM，移除它们则延长清醒。投向丘脑室旁核的细胞群及局部末梢，分别参与应激后的睡眠和瞳孔反应调节。
阅读目录 · 7个部分
在觉醒脑区里，找到促进睡眠的细胞
背侧中缝核常因血清素细胞受到关注，内部还有多种不同细胞。团队聚焦表达GAD2的一群GABA能细胞。增强其活动后，小鼠在暗期开始的数小时里清醒减少、NREM增加，REM时长基本保持不变。相同的方向也出现在明期和另一种激活实验中。
同一个核团内，表达相近标记的细胞也可能承担不同工作。GAD2与另一种常用GABA能标记Vgat的群体大幅重叠，既往研究中的促觉醒作用与这里的促NREM作用，提示还需结合输出去向和细胞组成理解功能。这样的变化由脑电和肌电共同区分睡眠状态，而不只是看小鼠是否停止移动。在新环境中，激活也减少了移动距离：这一群体的作用跨越睡眠状态与行为活动，不能仅靠静止与否来概括。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
松开刹车，清醒段落变长
如果这群细胞平时就在限制觉醒，削弱它们应该会带来相反变化。明期抑制其活动后，清醒增加、NREM减少，REM基本不变。移除细胞并等待数周后，全天清醒时间也增加，NREM减少，其中变化主要集中在小鼠通常更活跃的暗期。
变化不只是总量：较长的清醒段落更常出现，小鼠也移动得更多。明期的清醒与NREM总量相近，REM则略有增加。一天中的不同时间，呈现出不同的睡眠重排。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
活跃的时刻，恰好也是需要制动的时刻
自然记录带来一个反直觉结果：这群细胞的钙信号在清醒时更高，较长清醒段落中的信号又高于较短段落。转入NREM时，信号下降；从睡眠醒来时，信号上升。NREM转向REM时，平均信号没有显著变化。
它们并不像只在入睡瞬间启动的开关。瞳孔扩张时，钙信号也随之升高。结合激活和移除细胞的结果，研究提出，这群细胞可能在觉醒上升时参与负反馈，让清醒状态受到约束。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
应激之后，能否重新回到睡眠？
束缚应激会招募这群细胞。移除它们后，小鼠经历应激，等待第一次NREM睡眠的时间更长，随后清醒更多，NREM和REM更少。原本的觉醒约束，在压力到来时显得更为重要。
团队进一步标记曾被应激激活的GAD2细胞，再增强这一群体的活动。应激后，小鼠更快进入NREM，清醒减少、NREM增加。这里的变化把“应激时被招募”和“帮助应激后入睡”联系到同一群细胞。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
瞳孔扩张，也受到这道刹车约束
短暂尾部电刺激引起瞳孔扩张，GAD2细胞的钙信号同步升高；刺激强度增加时，两者的反应都增强。抑制这些细胞，受测刺激引起的瞳孔扩张更强；激活它们，则减弱另一组受测刺激的瞳孔反应。
瞳孔让研究看到秒级变化，与睡眠实验中的分钟和小时尺度相互补充。快速反应受到约束、随后更容易进入NREM，为这群细胞参与应激觉醒调节提供了两个不同时间尺度的证据。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
沿着抑制性连接，走向丘脑
这些细胞的轴突抵达多个脑区，丘脑室旁核（PVT）是其中一个目标，后部的纤维更密集。从PVT谷氨酸能细胞反向追踪，中缝核输入细胞多数带有GAD2标记，血清素和多巴胺相关标记的比例较低。
脑片记录进一步捕捉到由这一路输入引起的突触后电流，阻断GABA受体后，电流消失。解剖与电生理把觉醒刹车指向一条抑制性通路：中缝核细胞能够约束PVT中的神经活动。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗
一条分支，把睡眠与快速应激反应连起来
增强投向PVT的GAD2细胞群活动，既在基础条件下减少清醒、增加NREM，也让应激后的小鼠更快进入NREM。这个实验在中缝核操控按投射定义的细胞群，它们可能还带有其他轴突分支。
另一个实验把刺激落在PVT内的局部末梢，尾部刺激后的瞳孔扩张随之减弱。两个实验从不同层面连接了这一路输出与应激觉醒。研究采用成年小鼠和急性应激情境，提出的觉醒刹车模型，也提醒我们：清醒时活跃的细胞，可能同时在防止清醒被推得过高。
来源：Ren S et al. · Nature communications · CC BY
查看原图与英文图注 ↗