Nature子刊：失眠？可能是你脑子里的多巴胺又调皮了
2016-09-07 佚名 生物探索
导语：近日，来自斯坦福大学医学院的研究小组在Nature Neuroscience杂志上发表一项研究。他们发现与大脑奖赏系统密切相关的脑腹侧被盖区(Ventral tegmental area，VTA)多巴胺能神经环路在睡眠-觉醒周期中也扮演着重要角色。脑腹侧被盖区(Ventral tegmental area，VTA)多巴胺能神经环路在多种行为和情绪中都起着重要作用。同时，该环路还是大脑奖赏系统
导语：近日，来自斯坦福大学医学院的研究小组在Nature Neuroscience杂志上发表一项研究。他们发现与大脑奖赏系统密切相关的脑腹侧被盖区(Ventral tegmental area，VTA)多巴胺能神经环路在睡眠-觉醒周期中也扮演着重要角色。
脑腹侧被盖区(Ventral tegmental area，VTA)多巴胺能神经环路在多种行为和情绪中都起着重要作用。同时，该环路还是大脑奖赏系统的核心成分，促进动物的生存、繁殖等行为。近日，来自斯坦福大学医学院的研究小组发现，VTA神经环路在睡眠-觉醒周期中也扮演着重要角色。这一研究成果发表在Nature Neuroscience杂志上。
VTA多巴胺能神经环路控制的奖赏系统激励着动物的目的性行为，比如逃离捕食者或觅食，这些行为都是动物觉醒时发生的。但是该神经环路与睡眠-觉醒周期是否有直接联系仍然尚未明确。
在本研究之前，大脑的奖赏和觉醒系统还没有精确的解剖学位置。研究人员认为该研究有着巨大的临床意义。对于制药公司来说，失眠症有着数十亿美元的市场。传统治疗失眠的药物，如地西泮，非特异性地作用于全脑。现在，科学家们发现的这条新的睡眠-觉醒环路为开发特异性更高的治疗方法提供了可能，这将给失眠患者带来更高质量的睡眠。
美国国立卫生研究院的研究显示，大约有25%~30%的美国成年人受到睡眠障碍的影响。此外，睡眠节律紊乱是许多神经精神障碍（如抑郁症）的典型症状，并且加重这些疾病的发展。
从鱼类、青蛙到人，所有脊椎动物的奖赏环路都是相似的。多巴胺在该环路中都扮演着重要角色。VTA是大脑多巴胺神经元最集中的地方，VTA的多巴胺神经元末梢投射到伏隔核(nucleus accumbens，NAc)等脑区。NAc是基底前脑的一个较大的核团，在介导奖赏效应的中起着核心作用，对诸如食物，性，毒品等刺激有反应。
研究人员认为，由于许多奖赏环路的激活药物比如苯丙胺，在刺激多巴胺分泌的同时也让使用者处在觉醒状态，因而很自然地去考虑多巴胺是否在睡眠-觉醒周期中也扮演着重要角色。但是由于技术条件的限制，此前的文献中并没有有力证据表明这两者存在关联。
在本研究中，科学家利用基因工程实验鼠，刺激、抑制并监控它们VTA脑区多巴胺的分泌情况。并检测小鼠全脑的活动及肌肉张力，以判断小鼠处于睡眠还是觉醒阶段。
VTA多巴胺神经元与睡眠-觉醒周期密切相关
总的来说，当小鼠觉醒时，VTA的多巴胺神经元处于激活状态。当小鼠过渡到睡眠阶段时，其活性下降，并停留在较低的水平。
激活多巴胺神经元可以将小鼠从睡眠中唤醒，并保持长时间清醒，即使此时小鼠本应该处于睡眠周期中。而那些VTA没有被过度激活的对照组小鼠，则会利用笼子里颗粒材料筑巢，然后迅速进入睡眠。当研究人员在小鼠活动期抑制VTA多巴胺神经元活性时，即使在有觉醒刺激物存在的情况下，小鼠也会打盹。
抑制VTA多巴胺神经元将促进筑巢行为
通常情况下，将小鼠置于一个不熟悉的笼子中，它们会积极探索新环境。研究人员将VTA抑制的小鼠放入新鼠笼，在进入新笼子的前45分钟，它们在觉醒状态。但有趣的是，研究人员发现这些小鼠把探索新环境的时间用来认认真真地筑巢。一旦小鼠们对自己的巢满意了，它们就开始打瞌睡。
研究人员说，这并不是VTA活动抑制时出现的刻板行为。因为，如果把这些小鼠平日里住的笼子里的巢穴移到新笼子里，它们会爬到窝里立刻开始睡觉。
而对照组的小鼠进入到新环境后会在笼子里跑来跑去，它们要么无视那些筑巢材料颗粒，要么把这些小颗粒洒在笼子里到处都是。
研究人员通过录像分析了小鼠进入新环境后的行为，并且将它们在1s内的录像与当时的大脑活动联系起来。研究人员发现，在筑巢时，小鼠VTA脑区的活动明显更低。
研究人员说，众所周知，刺激大脑多巴胺相关环路会增强一些目的性的行为，例如觅食或求偶。但是，本研究发现至少有一种复杂行为不是由于刺激多巴胺环路，而是由于抑制它所产生的。有趣的是，这项行为——筑巢——对老鼠准备睡眠十分重要。
事实上，我们人类也是如此。如果我们破坏睡眠准备阶段，比如在睡前看电子邮件或者玩游戏，屏幕不仅发光，而且很容易使我们的情绪又兴奋起来。VTA脑区的多巴胺神经环路又被激活，显而易见，这就是为何我们会失眠的原因。
值得注意的是，这种睡眠预备阶段往往是很多人睡眠问题的根源。研究人员表示，新发现的这个环路可能成为药物干预治疗失眠的新靶点。
研究人员说，我们有大量多巴胺拮抗药物。如果在恰当时间给予正确剂量且药代动力学特性合适的药物，确保它的药效在适当的时间内能逐渐消失，那么这种药的效果显然比那些强力地作用于全脑的苯二氮卓类药物，比如安定，要好得多。
研究人员还认为这种靶向作用于VTA多巴胺神经元的药物可以改善那些以失眠为典型症状的精神疾病，如精神分裂症和双向情感障碍等。
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