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你经历过鬼压床或睡觉时腿抽动吗?Science :这些现象的关键或是大脑中的黑质网状部!其中GAD2神经元是运动与睡眠的共享开关

转自:生物谷

你是否曾有过这样的经历:在睡得正香的时候,迷迷糊糊觉得醒了,但身体却动弹不得,想开口又喊不出声,仿佛被什么东西压住了身体,这种现象在民间被俗称为“鬼压床”;或者睡觉时腿或者手突然抖一下,甚至有时会被自己的抽动吓醒,这种在网上被戏称为“你的身体想试试你还活着吗”。

其实,这些看似诡异的经历,并非什么灵异事件,也不是身体发出的危险警报,其背后有着神经科学相关的理论支撑。两篇发表在《Science》和《JournalofClinicalSleepMedicine》上的重磅研究,就为我们揭开了这一谜题——关键就藏在你脑子里的一个低调却权力巨大的区域:黑质网状部(substantianigraparsreticulata,SNr)。

1.大脑中藏着的“刹车系统”

人类的睡眠并非在瞬间完成,而是一个渐进的过程。从活跃运动、非移动的小动作,到逐渐静止清醒,最后进入沉睡状态,这一过程看似自然,实则是大脑内部精心调度的结果。

这项发表于《Science》上的研究,在小鼠身上进行了实验,他们发现:大脑黑质网状部中存在一类叫做GAD2的抑制性神经元,它们在动物逐渐停止动作、放松、入睡的过程中扮演了极为关键的角色。

●实验设计

研究人员以小鼠为实验对象,利用深度学习算法对小鼠在笼内的行为进行图像分割和自动化追踪。通过分析脑电图(EEG)、肌电图(EMG)以及视频记录,他们精准识别出四种不同脑觉醒与运动活跃程度的状态,分别为:运动(LM)、非运动性活动(MV,包括进食、梳理毛发和姿势调整等)、安静清醒(QW)以及睡眠(SL,包含REM和非REM睡眠)。同时,研究者还运用光遗传学技术,利用激光脉冲激活或抑制特定神经元,观察小鼠的行为变化,并结合神经投射追踪技术,描绘出了SNr内不同神经元群体的神经连接图谱。

●GAD2神经元“一手遮天”?

实验结果显示,小鼠的行为状态转换并非随机,而是倾向于在相邻状态间发生。例如,运动状态(LM、MV)与安静状态(QW、SL)之间存在明确的过渡规律。在对SNr内神经元进行研究时,研究人员发现,表达谷氨酸脱羧酶2(GAD2)的GABA能神经元在低运动活跃度和觉醒状态下更为活跃,而表达副蛋白(PV)的神经元则在高运动活跃度时活跃。

在通过光遗传学技术精准地“打开”这些GAD2神经元后,研究人员惊讶地发现:小鼠会立刻停止所有动作,并快速入睡。反过来,当这些神经元被关闭时,小鼠的活动量显著上升,睡眠时间明显减少,仿佛失去了控制“静止”的能力。这表明,GAD2神经元就像一组“生物刹车片”,一旦启动,就能让身体运动行为减少,并最终进入睡眠状态。

图1.研究者通过光遗传学手段,在小鼠中激活或抑制SNr中的GAD2神经元或PV神经元,观察其对不同行为状态(轻微运动LM、中度运动MV、安静清醒QW和睡眠SL)的影响。激活GAD2神经元(Gad2Cre-ChR2小鼠)会显著减少运动和清醒状态的时间,促进睡眠(P值均