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大脑中微妙的化学变化可以改变睡眠

2023-12-11 10:23:04 生活来源：

导读今天发表在《科学》杂志上的一项研究为控制睡眠-觉醒周期的生物机制提供了新的线索。具体来说，它表明，沐浴和包围脑细胞的液体中化学物质

今天发表在《科学》杂志上的一项研究为控制睡眠-觉醒周期的生物机制提供了新的线索。具体来说，它表明，沐浴和包围脑细胞的液体中化学物质平衡的简单改变就可以改变动物的意识状态。

这项研究重点关注脑脊液(CSF)中的离子集合，发现这些变化不仅在刺激或抑制神经细胞的活动中发挥关键作用，而且似乎还会改变细胞体积导致我们睡眠时脑细胞收缩，这一过程有利于废物的清除。

罗切斯特大学转化神经医学中心联合主任、该研究的主要作者 Maiken Nedergaard 医学博士、医学博士说：“了解唤醒的驱动因素对于破译意识和睡眠期间意识的缺乏至关重要。”“我们发现从清醒到睡眠的转变伴随着关键细胞外离子浓度和细胞外空间体积的显着且持续的变化。”

目前的科学共识是，大脑是由一组神经递质“唤醒”的，其中包括乙酰胆碱、下丘脑分泌素、组胺、血清素、去甲肾上腺素和多巴胺等化合物，这些神经递质源自大脑和脑干深处的结构。这种化学信使混合物可以激活或唤醒大脑皮层和大脑其他负责记忆、思考和学习的部分的一组神经元，使大脑处于清醒状态。

然而，这个模型并没有完全解释大脑如何快速激活数十亿个神经细胞，这些神经细胞是保持警觉并开始处理来自外界的信息所必需的，或者在睡觉时如何结束这种活动。它也没有解释大脑如何随着时间的推移保持清醒或睡眠状态。

这项新研究表明，我们的睡眠-觉醒状态似乎取决于脑脊液中离子的浓度和平衡。事实上，通过改变液体中钾、钙、镁和质子离子的浓度，研究人员观察到，他们可以在没有神经递质的情况下操纵小鼠的睡眠-觉醒状态。尤其是钾似乎发挥着关键作用，因为离子水平在睡眠-觉醒转变过程中迅速波动。

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