科學家發現睡眠開關分子機理，告別失眠不是夢！

科技 08-17

睡與醒在人類身上永遠是個微妙的話題。對於有些人來說，躺在床上與其說是一種享受，倒不如說是一種折磨：輾轉反側，痛不欲生，恨不得把自己敲暈。晚上睡不著，白天又睏倦乏力，心中想著今天一定要把覺補回來，卻越著急越清醒。當他們看到有些人可以上課睡、坐車睡、走路睡，並享受著春困秋乏夏打盹冬眠，羨慕嫉妒恨種種情感油然而生，對自己的不睡之身恨鐵不成鋼。

失眠不僅損害注意力、記憶力，還可能對內分泌、免疫力等造成影響，令人恨之入骨。

當失眠者眼巴巴地羨慕「覺皇」的時候，有一群人正在為睡的過多苦惱。有一種病叫做發作性睡病，患者在白天也會感到極度的睏倦，就像正常人幾天幾夜不睡覺的感受一樣，常常不自覺睡過去。而大約70%的發作性睡病存在一種叫卒倒症的癥狀，患者在情感強烈變化時會突然睡著倒地，比如很多患者聽笑話就會發生卒倒。大約2000人中會有一人患發作性睡病，過多的睡眠給患者的工作和生活都造成了極大的影響。

可是，人們尚且沒有有效的方法來對抗這種看似美好，實則可怕的疾病。

以上兩個截然不同的睡眠障礙還有一個共同的特點：睡眠節律紊亂。事實上，人腦中與睡眠相關的系統主要有兩個：一個叫視交叉上核，它位於下丘腦，主管節律，由大約10000個節律細胞組成；另外一個被稱為睡眠開關，同樣位於下丘腦的視前正中核與腹外側視前核促進睡眠，而藍斑、中縫核與結節乳頭核促進覺醒。

人們對睡眠相關核團之間關係有一定了解，但是，由於哺乳動物腦的複雜性使得篩選出重要神經元的工作非常困難，因此研究者將視角轉向了相對簡單的果蠅。8月3日，來自英國牛津大學的研究者在《自然》雜誌在線發表一篇文章，首次揭示了睡眠開關的分子機理。

果蠅腦中的背扇形體區（dorsal fan-shaped body，dFB）對應人類「睡眠開關」的瞌睡部分，其中一群像工人一樣勤勤懇懇的神經元。果蠅睡眠時，它們在忙碌著；當每天第一縷晨光帶著來自上游神經元的多巴胺到來的時候，它們便輕輕的打個哈欠，闔上睏倦的雙眼。

它們睡了，果蠅便醒了。更重要的是，研究者發現，在dFB神經元的體內同樣存在著一個精妙的開關，它由兩個鉀離子通道組成，受多巴胺受體的控制。當dFB神經元活動的時候，鉀離子通道陷入沉睡，保證神經元愉快的放電；當第一縷多巴胺到來的時候，鉀離子通道抖m（shaker）蘇醒，把dFB神經元內鉀離子的洪流外泄，於是神經元開始睏倦了。

可是，也許是抖m功力不足，當白晝帶來持續的多巴胺流時，為了讓dFB神經元沉沉睡去，沙人（sandman）鉀離子通道接過抖m的接力棒，持久泄洪，直到夜晚帶走多巴胺為止。（你有發現抖m和沙人的作息和果蠅是一樣的么？）

《自然》雜誌對本文進行了高度評價，並指出本文首次發現睡眠開關的分子機理的科學意義與對臨床藥物開發的重要價值。

對於失眠症來說，現在臨床常用的安眠藥物基本為苯二氮卓類或其他類如佐匹克隆等，他們都有一定的副作用與撤葯反應，可能對駕駛等活動產生影響。而對於發作性睡病，現在臨床沒有特效藥物。如果不久的將來我們可以設計藥物分子，直擊睡眠開關，從此睡眠障礙便可成為路人。

由於發作性睡病患者存在著白天睏倦的睡眠節律紊亂，這提示他們的節律系統也許也可以成為治療的靶點。8月1日在《自然》雜誌在線發表的另一篇文章或許可以給這種疾病提供啟示。來自美國布蘭迪斯大學的研究者同樣使用果蠅，發現它們腦中的背側時鐘神經元可以通過負反饋調節主節律發生神經元活性，從而調控果蠅的睡眠。

果蠅有著和人類一樣的晝夜節律，日出而作，日落而息。果蠅的一天通常是這樣的：早上和傍晚忙忙碌碌，活動較多；中午通常會睡個午覺，活動減少（挺會養生的）；晚上太陽下山就呼呼大睡。在果蠅中，與視交叉上核相似的區域由75對神經元組成。它們分成小組，各自掌管一些行為。上文提到的主節律發生神經元中，各有四個分別控制果蠅早上和傍晚的活動。

之前的研究發現，主節律發生神經元在早上會激活背側時鐘神經元，促進果蠅覺醒。於是，之前大家認為背側時鐘神經元可以促進果蠅活動。可是，當研究者使用將突觸遞質抑制劑——強直毒素輕鏈蛋白表達在背側時鐘神經元中，來抑制它們活性的時候，果蠅非但沒有長睡不起，反而精神百倍，午睡和夜間睡眠時間都大大縮短。這成功引起了研究者的注意。於是他們使用光遺傳學技術激活背側時鐘神經元，成功地讓果蠅長睡不起，證明了背側時鐘神經元其實是促進睡眠的。

為了研究背側時鐘神經元對主節律發生神經元發出的信息，研究者在激活背側時鐘神經元的同時，使用鈣成像技術觀察主節律發生神經元的活性。果然，背側時鐘神經元被激活後，會釋放神經遞質谷氨酸，對背側時鐘神經元產生抑制作用，這個時候果蠅就要午睡或者晚安了。（ps：雖然谷氨酸在哺乳動物中通常是興奮性神經遞質，但是在果蠅中樞神經系統，谷氨酸做抑制性神經遞質的例子並不罕見。）

這項研究提示我們，節律系統也是治療睡眠障礙的一個方法。事實上，臨床上已有針對老年痴呆患者睡眠紊亂的光照療法，對於失眠患者也會千叮嚀萬囑咐做好節律控制。作用於節律系統的激素褪黑素也被人們用來作為輔助療法，或是用來倒時差。

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