Nature子刊：调节睡眠-觉醒节奏的脑细胞

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本草音乐实验室

发布于 2026-07-16 09:33:25

维也纳医科大学大脑研究中心的一个研究小组在大脑中发现了一种特定的细胞群，该细胞群负责由精神兴奋剂引起的睡眠-觉醒节奏的变化。下丘脑中由分子定义的细胞群构成了调节大脑昼夜节律的控制点，并通过其活动控制精神兴奋剂的作用。通过这种神经机制，精神兴奋剂可以导致警觉性和活跃性的增加，即使是在昼夜节律的休息和睡眠期间。

昼夜节律是动物在大约24小时内同步其生理过程的能力。这包括作为中心调节因素的睡眠-觉醒节奏。控制这一大脑功能的中心位于下丘脑。睡眠-觉醒周期不规律的人，无论是由于夜间活动还是由于时差，通常使用精神兴奋剂来补偿昼夜节律的变化，纠正他们的睡眠节奏。

由维也纳医科大学大脑研究中心分子神经科学系Tibor Harkany和Roman Romanov领导的研究小组现在已经能够在下丘脑中确定一个分子定义的细胞群(Th+/Dat1+)，该细胞群负责由精神兴奋剂引发的活动模式的昼夜变化。众所周知，一些日常节律长期紊乱的人，比如飞行员，会使用精神兴奋剂安非他命，以便在生理上预定的休息时间也能保持清醒和活跃。Tibor Harkany和Roman Romanov团队的新研究现在在老鼠模型上测试并描述了这种效应。

为此，化学遗传学、光遗传学和行为学方法被用来识别下丘脑中对兴奋剂有直接反应的细胞组。研究小组进一步揭示了这些细胞嵌入其中的功能电路。他们能够识别侧隔，大脑中调节自主过程和控制运动的区域，作为另一个重要的大脑区域，参与安非他命诱导的调节过程。

“我们可以定义大脑的一个新区域，即侧隔，它通过多巴胺受体的活动参与昼夜节律，在那里精神兴奋剂可以发挥其刺激作用。如果那里的受体受到抑制或刺激，就会直接影响生物体的活动，”罗曼·罗曼诺夫解释说

“我们关于昼夜节律调节模式的新发现为精神兴奋剂功能效应的新研究提供了起点，”Tibor Harkany补充道，“随着侧隔受体的识别，我们为开发新的治疗方法来治疗与过度活跃或昼夜节律活动模式转变相关的疾病开辟了新的可能性。

睡眠是人体的一种修复过程，可以恢复精神和解除疲劳。人的一生中，大约三分之一的时间是在睡眠中度过，良好的睡眠是国际社会公认的三项健康标准之一，良好的睡眠有利于重新激活和巩固新获得的记忆，而睡眠时间过短或睡眠不佳均会影响健康。

近日，日内瓦大学的研究人员在" Nature Communications "期刊发表了一篇题为" Reward biases spontaneous neural reactivation during sleep "的研究论文。

该研究表明，积极的情绪有助于睡眠中的大脑巩固记忆，研究人员通过一个巧妙的实验，发现在睡眠过程中，大脑会二次激活白天有积极情绪经历的脑区，并且这种激活程度越高，大脑对这个经历的记忆就越深刻。

众所周知，睡眠对巩固记忆和情绪管理起着重要作用，为了找出睡眠过程中被激活的脑区，并且能够破解这些区域如何协助我们巩固记忆的秘密，研究人员开发了一种能够破解深度睡眠时的大脑活动及其对应内容的解码器，用来了解积极情绪在这个过程中的作用。

在深度睡眠期间，海马体将白天储存的信息发回大脑皮层，这样就建立了一个对话机制，大脑通过通过重播当天的事件来巩固记忆，从而加强神经元之间的联系。

在这个实验中，研究人员在傍晚时分将志愿者置于核磁共振成像仪中，让他们玩两个电子游戏，一个人脸识别游戏，另一个必须找到出口的3D迷宫游戏。之所以选择这两个游戏，是因为这两个游戏激活的是大脑中完全不同的脑区，因此，在MRI图像中更容易区分。

此外，志愿者并不知道实验人员操控了游戏的结局，每人只能赢其中一个（一半人赢了第一个游戏，另一半赢了第二个游戏），这样，大脑就会在赢的游戏和积极情绪之间建立联系。

实验过程

到了晚上，志愿者们在MRI仪器中睡上一到两个小时（一个睡眠周期），与此同时，大脑活动再次被记录下来。

研究人员将脑电图和MRI结合起来，前者测量睡眠状态，后者每两秒钟拍一张大脑活动的照片，然后用研究人员开发的解码器来确定在游戏期间观察到的大脑活动是否会在睡眠中自发地再现。

研究人员比较了清醒和睡眠阶段的MRI扫描发现，在深度睡眠期间，大脑激活模式与游戏阶段记录的非常相似，他们大脑中和白天获胜游戏有关的脑区再度活跃了起来，而和失败游戏相关的脑区一片沉寂。

睡眠期间，与游戏获胜的相关脑区再次激活

两天后，研究人员对志愿者进行了一项记忆测试：一个是识别游戏中的所有面孔，另一个是找到迷宫的起点。

研究发现，和游戏有关的脑区在睡眠中激活的越多，记忆表现就越好，也就是说，当奖励在睡眠中被自发激活时，与奖励有关的记忆会更强。

总之，研究表明积极的情绪有助于睡眠中的大脑巩固记忆，这项研究拓展了睡眠中大脑的研究方法，在大脑每天晚上所做的不可思议的工作方面开辟了一个新的视角。

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