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一项新研究阐明了我们如何入睡和醒来的关键方面

入睡和醒来是每个人一天的关键转变。数以百万计的人在这些过渡中遇到麻烦-他们发现很难入睡或晚上入睡,并且白天很难保持清醒。尽管进行了数十年的研究,但这些转变如何发挥作用(我们的昼夜节律的神经生物学机制)在很大程度上仍是大脑科学家的一个谜。

但是,现在,马里兰大学医学院(UM SOM)的科学家已经确定了这些过程的关键途径。似乎在调节觉醒和睡眠之间的“转换”中起关键作用的途径。这是第一个以这种生物物理细节阐明这一过程的研究。

UM SOM生理学副教授Andrea Meredith博士专注于特定的大脑区域,即下丘脑上方的横as上核。该区域充当大脑的内部时钟,确定我们何时要入睡,睡眠多长时间以及何时起床。在被称为SCN的视交叉上核中,她专注于某些离子通道,传导电流的蛋白质,将信息从一个神经元传递到另一个神经元。她专注于一组称为BK钾通道的通道,该通道在SCN中似乎特别活跃。

在最近发表在《自然通讯》上的那篇论文中,梅雷迪思博士检查了老鼠的时间表,老鼠的时间表与人类相反,它们白天睡觉,晚上醒着。她发现,BK通道在醒来时是活跃的,而老鼠在晚上才处于活动状态。在白天,BK频道处于非活动状态。她发现在此白天情况下,BK通道的作用是抑制清醒。

Meredith教授检查了正常小鼠以及经过基因改造的小鼠,以使其BK通道不会失活。然后,她通过放置在SCN神经元中的电极记录了这些通道的活动。在转基因组的大脑中,那些不能使其BK通道失活的动物,发现神经元活动水平较低,这与白天的清醒时间较多有关。这是不寻常的,因为小鼠通常在白天睡觉。

由于以下几个原因,新发现令人惊讶。研究人员不知道人体中任何依赖BK通道失活作为机制的生理过程。科学家们知道该通道以这种方式起作用,但不知道神经元如何利用这种机制来调节大脑中的信息编码。这是第一项表明BK通道失活对于编码大脑昼夜节律至关重要的研究。

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