麻省理工学院科学家使用Optigetics来触发REM睡眠

共聚焦图像显示神经递质，乙酰胆碱（红色）和光敏离子通道，通道丛（CHR2）（绿色）的表达。合并的图像（远右）显示表达乙酰胆碱和CHR2（黄色）的神经元。顶行显示整个脑干;底行显示在蜂窝水平上的表达。

通过使用Optigetics触发小鼠的Rem睡眠，来自麻省理工学院的一支研究人员已经越来越靠近能够生产自然睡眠模式。

在今天发表的论文中，研究人员描述了他们如何使用直接闪光的技术来触发一段快速的眼球运动（REM），否则所谓的梦想睡眠小鼠神经元。

睡眠有助于大脑恢复和恢复本身，并让它处理回忆。它还有助于确保身体的免疫和其他系统正常工作。

Team的领导者，MIT医疗工程师的医学工程教授，他的领导者，西部的领导者说，自然睡眠的不同阶段提供了不同的好处。啮齿动物的研究表明，在REM睡眠期间发生学习，例如慢波睡眠，也称为非REM阶段三，对于感觉休息和刷新是最重要的。

然而，这些健康益处仅从自然睡眠中产生 - 或交替的90分钟的非REM和REM睡眠 - 并且没有能够诱导这种状态的现有药物。

“他们所做的是创造镇静，”布朗说。“如果你很幸运，镇静允许你的自然睡眠机制接管。”

目标：创造自然睡眠

棕色说，研究人员需要研究各种睡眠阶段，并最终在一起创造各种睡眠阶段的程度。

此前的研究表明，在麻省理工学院的脑部和认知科学部的Brown群体的邮政编队中，纸张的领先作者，叫胆碱能细胞称为胆​​碱能细胞的神经元是活跃的。“有很多早期证据证明胆碱能神经元参与了这一领域，但没有人实际上可以说这些特定细胞的射击是否负责过渡到REM睡眠，”她说。

为了研究胆碱能神经元是否可以诱导REM睡眠，该团队使用了一种称为Optogensics的技术，其中头戴式光纤器件用于闪光到特定的神经元组上。

首先使用藻类中发现的蛋白质敏感神经元。此蛋白质响应某些波长的光，允许藻类在van dort说。“2005年，斯坦福的研究人员[大学]能够将这种藻类蛋白放入哺乳动物细胞中，”她说。“他们意识到，如果将蛋白质放入某些类型的神经元，那么您可以在它们上闪耀光线以激活它们，并在单个细胞层面上控制大脑的射击。”

van Dort和她的同事将该技术应用于已知在胆碱能神经元中表达该藻类蛋白的鼠标。“通过这种方式，我们能够将小鼠推入梦中睡眠，”van Dort说。

他们发现，在非REM睡眠期间激活胆碱能神经元的激活增加了所经历的小鼠的REM睡眠剧集的数量。当他们分析剧集时，他们发现它们与重复睡眠的自然时期紧密相匹配。

迈向诱导自然睡眠模式

Van Dort说，该技术有助于阐明REM睡眠的机制，并迈出了了解如何在人类中设计自然睡眠的步骤。失眠症使用的现有药物实际上压制了rem和更深入的睡眠阶段，而是将用户放入非常轻的睡眠状态。“弄清楚如何控制睡眠的每个组件可以帮助我们在未来设计一种用不同毒品再现自然睡眠的方式，”她说。

与此同时，棕色说，可以使用单独触发更多的Rem睡眠发作来增强人们的学习和记忆。

研究人员现在研究了Cholinergic系统如何与大脑的其他地区连接，这些地区也在REM睡眠生产中被确定。Van Dort说，他们还在开发他们希望导致生产更好的非REM睡眠的实验。

“长期目标是真正了解非REM和REM睡眠的每个阶段的控制，然后选择性地诱导它们，并再现睡眠阶段的正常循环，”她说。

Robert McCarley（哈佛医学院教授）没有参与这项研究的精神科医学教授表示，Rem睡眠的胆碱能患者一直是一个长期的争议领域。“这种先锋研究使用了胆碱能神经元的活性对胆碱能神经元的致敏控制，以提供通过胆碱能神经元的活性发生的证据，使用神经递质乙酰胆碱的活性，”麦卡雷说。

“关于这项研究的令人兴奋是使用Optimetics在几十年来揭示新的光线，并且它使用Optimetics将新时代的Rem睡眠神经生理学中的一种新的时代，”他说。

出版物：Christa J. Van Dort等，等，“PPT或LDT在PPT或LDT中的胆碱能神经元的致敏激活诱导REM睡眠，”2014年PNAS; DOI：10.1073 / pnas.1423136112

图像：由研究人员礼貌