Nature子刊：光照促进小鼠夜间睡眠的神经环路 _健康小知识

哺乳动物昼夜节律“起搏器”位于下丘脑视交叉上核(SCN)中，通过与视网膜中视网膜神经节细胞的形成直接连接后与明/暗环境(LD)周期同步。在恒定环境中昼夜节律的周期往往比24小时稍长或稍短，在同步因子的作用下被牵引为以24小时为周期的节律，这种现象为光牵引（photoentrainment）。光线、温度等均为同步因子。
表达黑视蛋白(OPN4)的内源性光敏视网膜神经节细胞(ipRGC)将视网膜感光器驱动的光信息传送到大脑。然而，除了这种依赖于同步因子的方式外，光也可以独立于昼夜节律的方式影响睡眠。

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2021年8月25日美国国立卫生研究院(NIH)SamerHattar研究团队揭示了光照促进非快速眼动睡眠的神经环路：光激活的ipRGC投射到视前区表达促肾上腺皮质激素释放激素的神经元，抑制其下游调控觉醒的脑区。
病毒示踪ipRGC向内侧视前区（POA）投射
研究人员注射顺行示踪表明ipRGC向睡眠调节中心的内侧视前区（POA）投射。记为ipRGC-POA环路。特异性慢性激活这条神经环路后，在脑电图(EEG)和肌电图(EMG)辅助下，记录到夜间（zeitgebertime14）小鼠的非快速眼动睡眠（主要为浅睡期）增强，不影响快速眼动睡眠（深睡眠）。这就表明人为夜间激活小鼠光信息环路后促进其浅睡眠。
【Nature子刊：光照促进小鼠夜间睡眠的神经环路】zeitgebertime（ZT）为人为控制的实验室时间， ZT0为灯亮的时间，光照阶段（LightPhase）;ZT12为灯灭的时间(DarkPhase).本研究设置的灯亮时间为早上6点（ZT0），关灯时间为下午6点(ZT12).
小鼠属于夜行性啮齿类动物，白天睡觉，夜间活动。为了进一步研究夜间光照是否影响其睡眠，他们在ZT14-24期间（晚上8点到凌晨4点）给与光照，会激活POA脑区神经元。这些激活的神经元会形成对光照有记忆的印迹细胞，随后通过慢性激活POA脑区的这些印迹细胞后，同样能够促进非快速眼动睡眠。
夜间急性光照能够促进小鼠的快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠。但在慢性抑制这些夜间人造光激活的POA脑区神经元后这些夜间光照并不能影响非快速眼动睡眠，但仍然促进快速眼动睡眠。

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那么这些夜间光激活的POA脑区神经元是否会影响小鼠白天的睡眠尼？因此他们在ZT2时间段抑制这些印迹细胞后降低小鼠的非快速眼动睡眠，同样对快速眼动睡眠无影响。这些结果更进一步证实夜间光照激活的POA脑区神经元仅仅影响非快速眼动睡眠。

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那么这些夜间光照激活的POA脑区神经元具备怎样的解剖学特点。首先，单分子荧光原位杂交这些激活的神经元90%以上表达促肾上腺皮质激素释放激素，几乎全为抑制性神经元。其次，病毒示踪进一步揭示视前区这些激活的神经元投射到结节乳头核（TMN）、外侧下丘脑（LH）、腹侧被盖区（VTA）和中缝背核（DRN）。这些脑区为调控觉醒的关键脑区。
本文揭示了急性夜间光照刺激小鼠ipRGC后，激活内侧视前区的抑制性神经元，这些抑制性神经元进一步投射到调控觉醒的关键脑区，抑制这些脑区的活性后促进非快速眼动睡眠。
夜间光照会破坏人类的昼夜节律，出现睡眠障碍。而对于小鼠来说，其昼夜节律正好与人类相反，夜间光照反而促进其睡眠。本文的研究结论揭示了不同昼夜节律的动物在处理光信息上存在差异的神经环路差异。