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睡眠问题与多种神经精神疾病相关，为探究 Neuroligin-1（NLGN1）对雌性小鼠睡眠的影响，研究人员记录 Nlgn1 基因敲除（KO）和野生型（WT）雌性小鼠脑电图。结果发现 Nlgn1 KO 雌性小鼠睡眠结构、脑电活动改变。这有助于理解睡眠障碍成因。
在神秘的大脑世界里，睡眠如同一场奇妙的旅程，对我们的身心健康至关重要。然而，许多神经发育和神经退行性疾病，如自闭症谱系障碍和阿尔茨海默病，都伴随着睡眠紊乱的困扰。Neuroligin（NLGNs）家族作为大脑中的重要角色，尤其是 NLGN1，它主要存在于谷氨酸能突触中，对兴奋性突触传递、长时程增强（LTP）的产生以及 N - 甲基 - D - 天冬氨酸（NMDA）受体的调节起着关键作用。此前研究发现，NLGNs 的基因修饰会改变动物的睡眠 - 觉醒结构和脑电图（ECoG）活动，但 NLGN1 缺失对雌性小鼠睡眠的影响尚不明确。而且，在人类和啮齿动物中，睡眠表型存在性别差异，NLGN1 基因受性激素影响，所以探究 NLGN1 对雌性小鼠睡眠的作用显得尤为重要。
为了解开这些谜团，来自加拿大的研究人员开展了一项深入研究。他们以雌性 Nlgn1 基因敲除（KO）小鼠和野生型（WT）同窝小鼠为研究对象，通过一系列实验，试图揭示 NLGN1 缺失对雌性小鼠睡眠的影响。该研究成果发表在《Molecular Brain》杂志上，为我们理解睡眠调节机制和相关神经精神疾病提供了重要线索。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，对小鼠进行电极植入手术，在 Nlgn1 KO 小鼠和 WT 同窝小鼠的大脑中植入脑电（ECoG）和肌电（EMG）电极，用于记录大脑和肌肉的电活动。其次，进行睡眠剥夺实验，让小鼠经历 24 小时的基线记录、6 小时的睡眠剥夺以及 18 小时的恢复睡眠记录，以模拟不同的睡眠状态。最后，采用多种数据分析方法，包括对 ECoG 信号进行频谱分析、检测慢波（SW）特征以及进行多尺度分形分析等，来深入探究睡眠和大脑电活动的变化。
研究结果如下：
- 更多时间处于异相睡眠（PS）：在基线期的光照阶段，Nlgn1 KO 雌性小鼠比 WT 雌性小鼠在 PS 中花费的时间更多，大约多 9 分钟，增幅达 16.2%。在睡眠剥夺期间，KO 小鼠更难保持清醒，SWS 时间增加，且睡眠剥夺结束后，KO 小鼠进入 SWS 和 PS 的潜伏期更短。
- 睡眠碎片化：Nlgn1 KO 雌性小鼠在恢复睡眠（REC）期间，各睡眠状态的平均发作持续时间更短，且短时间的觉醒、SWS 和 PS 发作次数增加，尤其是 PS 发作次数明显增多且持续时间缩短，表明 PS 出现碎片化。同时，KO 小鼠从 SWS 到 PS 的转换次数显著增加。
- ECoG 节律活动改变：在清醒状态下，Nlgn1 KO 小鼠 8 - 13Hz 频段的活动减少；SWS 期间，delta（2.5 - 3.75Hz）活动增加，beta（>22Hz）活动减少；PS 期间，1.25 - 3.5Hz 和 8 - 10.75Hz 频段的活动减少。此外，对 SWS 中 delta 活动的分析发现，KO 小鼠在不同时间段的绝对和相对 delta 活动存在差异。
- 慢波特征改变：Nlgn1 KO 雌性小鼠的 SWS 慢波斜率更陡峭，幅度更高，且正峰持续时间更短，负峰持续时间在特定时间段也有所减少。同时，KO 小鼠在睡眠剥夺后的恢复阶段，慢波斜率和幅度的衰减更大。
- SWS 无节律活动的更高持续性：通过多尺度分形分析，发现 Nlgn1 KO 小鼠在 SWS 期间的最普遍赫斯特指数（Hm）更高，表明其 ECoG 信号在不同时间尺度上的自相似性 / 持续性更高；在 REC 期间，KO 小鼠清醒状态下的相对 Dispersion 值更高，SWS 期间的相对 Dispersion 值波动更大，说明其无节律活动的局部不稳定性更高。
研究结论和讨论部分指出，Nlgn1 KO 雌性小鼠在睡眠结构、节律和无节律活动方面存在显著改变。NLGN1 可能通过影响脑桥神经回路或下丘脑食欲素神经元的谷氨酸能输入，调节 PS 的产生和维持。此外，Nlgn1 KO 雌性小鼠的 PS 质量受到影响，且在清醒状态下的 ECoG 活动也发生改变，这可能与内侧隔核谷氨酸能神经元对海马 theta 活动的影响有关。在 SWS 中，Nlgn1 KO 小鼠的 delta 活动增加和慢波特征改变，可能与丘脑皮质连接的变化有关；其无节律活动的改变则表明 NLGN1 对大脑网络活动的跨尺度组织有重要作用。
这项研究具有重要意义，它不仅揭示了 NLGN1 在雌性小鼠睡眠调节中的关键作用，还强调了在研究基因对睡眠影响时考虑性别的重要性。研究结果为理解神经精神疾病中睡眠障碍的发病机制提供了新的视角，有助于开发针对这些疾病相关睡眠问题的治疗策略，为改善患者的睡眠质量和生活质量带来新的希望。
