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为探究 NDNF? INs 在睡眠–清醒周期及睡眠剥夺后的活动变化，华盛顿州立大学研究人员开展相关研究。结果发现其可分三个亚群，REM - ON 型受睡眠剥夺影响大。该研究为理解睡眠调节和大脑皮层功能提供新视角，值得科研读者一读。
在神秘的大脑世界里，睡眠一直是个令人着迷的话题。哺乳动物的睡眠可不简单，大脑皮层神经元的活动在睡眠过程中会发生巨大变化，这些变化综合起来就形成了脑电图（EEG）上的各种节律，而这些节律与睡眠的调节和功能紧密相连。这就好比大脑里有一个精密的时钟，控制着我们什么时候该睡觉，什么时候该清醒，还影响着我们在睡眠中的各种生理活动。
大脑中的抑制性中间神经元（INs）在这个过程中起着关键作用。它们就像大脑里的 “刹车”，通过直接抑制兴奋性神经元，或者在相互作用中产生的去抑制作用，来影响这些 EEG 节律。而且，INs 的种类丰富多样，不同类型的 INs 在睡眠和清醒状态下的活动各不相同。比如，生长抑素阳性（SST）的 INs 在非快速眼动（NREM）睡眠时更活跃，而小白蛋白阳性（PV）的 INs 则在快速眼动（REM）睡眠时活动增强。这就像是大脑里有不同的 “小团队”，在不同的睡眠阶段各司其职。
然而，有一种最近才被发现的神经元衍生神经营养因子阳性（NDNF?）的 INs，虽然它可能在睡眠调节中扮演重要角色，但人们对它在睡眠 - 清醒周期中的活动了解却少之又少。NDNF? INs 大多分布在大脑新皮层稀疏的第 1 层（L1），在这一层的 INs 中占比高达 70%。它的功能十分强大，可以通过作用于 PV INs 来解除对主神经元胞体的抑制，也能直接抑制主神经元的树突，进而影响睡眠振荡。同时，它还能接收来自基底前脑的长距离胆碱能输入，将自身活动与睡眠驱动力的调节联系起来，还会影响其他类型 INs 的活动，就像一个 “指挥家”，协调着大脑皮层网络的活动。所以，深入了解 NDNF? INs 在睡眠中的活动，对于我们全面认识睡眠如何影响大脑皮层回路至关重要。
为了揭开 NDNF? INs 在睡眠中的神秘面纱，华盛顿州立大学的研究人员展开了深入研究，并在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Activity of cortical layer 1 NDNF? interneurons across the sleep–wake cycle and following sleep deprivation” 的论文。他们发现，NDNF? INs 可以根据活动情况分为三个亚群：REM 活跃型（REM - ON，占 59%）、NREM 活跃型（NREM - ON，占 16%）和清醒活跃型（Wake - ON，占 25%）。而且，在经历完全睡眠剥夺（TSD）后，REM - ON 的 NDNF? INs 在恢复睡眠期间，REM 睡眠阶段的活动会显著降低。这一发现意义重大，它揭示了一种之前未被充分研究的大脑皮层神经元在睡眠状态下的活动规律，为我们理解睡眠调节和大脑皮层功能提供了新的视角，可能有助于我们进一步探索睡眠相关疾病的发病机制和治疗方法。
在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们使用了基因编码钙成像（GECI）技术，就像给 NDNF? INs 装上了一个 “荧光摄像头”，可以实时观察这些神经元内钙离子的活动，从而了解它们的兴奋状态。还借助了微型头戴式显微镜，让小鼠在自由活动的状态下也能被观察到神经元的活动情况，就像给小鼠戴上了一个特制的 “小眼镜”，不影响它们正常的生活和睡眠。同时，结合多导睡眠图技术（polysomnography），记录脑电图（EEG）和肌电图（EMG），以此来准确判断小鼠的睡眠和清醒状态，全面掌握小鼠在不同状态下的生理变化。
下面我们来详细看看研究结果。
NDNF?中间神经元主要是 REM 活跃细胞
研究人员首先想知道在正常情况下，视觉皮层中 NDNF?中间神经元的自发钙活动在睡眠 - 清醒周期中是如何变化的。他们给小鼠头上安装了一个平衡的微型摄像头（Inscopix/Bruker）以及 EEG 和 EMG 记录电缆，让小鼠在睡眠记录笼里自由活动，不受干扰。就好像给小鼠打造了一个舒适的 “小家”，里面还藏着各种 “小秘密” 摄像头和记录设备。
在 48 小时内，每 28 分钟记录 2 分钟的钙信号。之后，研究人员仔细检查了不同警觉状态下的钙活动。结果发现，大约 59% 的 NDNF? INs 在 REM 睡眠期间活动明显增强，而在 NREM 睡眠和清醒状态下活动更活跃的 NDNF? INs 分别只占 16% 和 25%。根据这个发现，他们把 NDNF? INs 分成了 Wake - ON、NREM - ON 和 REM - ON 三组，以便后续分别进行分析。这就像是把一群性格各异的 “小士兵” 按照不同的 “活跃时段” 分成了三个小组，方便观察和研究。
完全睡眠剥夺仅降低 REM - ON 的 NDNF? INs 在 REM 睡眠期间的钙活动
为了探究睡眠缺失对 NDNF? INs 的影响，研究人员在小鼠完成基线记录后，对它们进行了 6 小时的完全睡眠剥夺（TSD）。这就好比让小鼠 “熬了个通宵”，然后观察它们的变化。之后，他们比较了睡眠剥夺后不同警觉状态下 NDNF? INs 的活动，与基线同一时间段（ZT6 - 12）的状态特异性值。
结果显示，REM - ON 的 NDNF? INs 在睡眠剥夺后的活动显著降低。而 Wake - ON 的 NDNF? INs 在 REM 睡眠期间活动有小幅度但显著的增加，NREM - ON 的 NDNF? INs 则没有明显变化。这表明，REM - ON 的 NDNF? INs 对睡眠剥夺十分敏感，就像一个 “脆弱的小闹钟”，一旦被打乱了睡眠节奏，就会 “罢工”。
综合研究结果和讨论部分，这项研究意义非凡。研究人员发现大多数 L1 的 NDNF? INs 在 REM 睡眠期间活跃，并且在睡眠剥夺后的恢复初期（ZT6 - 12）活动降低，之后又恢复到基线水平（数据未展示）。这揭示了一种之前未被深入研究的大脑皮层神经元的活动与警觉状态密切相关。
从更深入的角度来看，REM 睡眠对 NDNF? INs 的钙活动影响最大，REM - ON 的 NDNF? INs 不仅数量最多，而且受睡眠剥夺影响最明显。这意味着 NDNF? INs 可能在 REM 睡眠期间组织其他抑制性 INs 的活动，参与调节大脑皮层的活动。比如，它们可能通过抑制侧向回路，进而抑制下层主神经元和 PV INs，为大脑局部回路的调整创造一个 “安静的环境”，就像给大脑里的 “小工厂” 放了个假，让它们可以在这段时间里进行 “设备检修和升级”，这可能与 REM 睡眠中各种形式的可塑性有关。
另外，REM - ON 的 NDNF? INs 在睡眠剥夺后的活动变化，暗示着这些细胞可能参与了睡眠稳态的调节。虽然目前还只是推测，但这一发现为我们理解不同睡眠驱动力（REM 和 NREM）之间的相互作用提供了新线索。而且，Wake - ON 的 NDNF? INs 在这种情况下的活动增加，可能是一种维持大脑回路完整性的稳定机制，就像一个 “忠诚的小卫士”，努力保持着大脑里的 “秩序”。
值得一提的是，NDNF? INs 遍布整个大脑皮层，并且具有相似的生物标志物。所以，这次在视觉皮层的研究发现，很可能也适用于其他大脑皮层区域，为我们进一步探索大脑的奥秘打开了一扇新的大门。未来，研究人员可以基于这些发现，继续深入研究 NDNF? INs 在睡眠相关疾病中的作用，说不定能找到治疗失眠、嗜睡等疾病的新方法呢！
