当我们入睡时,身体会释放"生长激素"来构建和修复肌肉与骨骼,但其具体作用机制长期以来始终是个谜。加州大学伯克利分校研究团队通过对小鼠脑回路的深入分析,发现了调节睡眠期间生长激素释放的特殊神经机制与反馈回路。
该发现有望助力改善睡眠问题引发的多种疾病治疗,包括2型糖尿病和阿尔茨海默病。理解睡眠机制正是把握人类健康多维度的关键所在。
神经科学家Xinlu Ding表示:"人们知道生长激素释放与睡眠紧密相关,但以往仅通过睡眠期间抽血检测激素水平来验证。我们首次直接记录小鼠神经活动,揭示了其中运作原理,这为未来开发差异化治疗方案提供了基础神经回路。"
研究人员在小鼠睡眠-觉醒周期中分析了生长激素释放情况。记录的多周期神经活动数据显示,生长激素在快速眼动睡眠(REM)和非快速眼动睡眠阶段存在不同释放模式。尽管两种睡眠阶段激素水平均会升高,但促进和抑制激素生成的神经元作用力会发生转换。同时,与觉醒功能相关的脑区蓝斑核参与形成了关键反馈回路。
神经科学家Daniel Silverman指出:"这表明睡眠与生长激素构成精密平衡系统——睡眠不足会减少激素释放,而过量生长激素又会促使大脑趋向觉醒状态。睡眠驱动激素释放,激素又反馈调节觉醒,这种平衡对生长、修复及代谢健康至关重要。"
除促进生长的核心功能外,生长激素还调控体内葡萄糖和脂肪代谢。睡眠不足导致激素失衡,会增加肥胖、糖尿病和心血管疾病风险,这也印证了新发现与健康维护的广泛关联。更值得注意的是,蓝斑核还参与调控清醒时的大脑警觉度,当前揭示的机制可能同样影响日间认知功能。
虽然需更多研究验证人类与小鼠大脑在该机制上的相似性,但最终有望开发出改善睡眠的新疗法。Silverman补充道:"阐明生长激素释放的神经回路,或将指向提升睡眠质量或恢复激素平衡的新型激素疗法。某些实验性基因疗法可靶向特定细胞类型,而该回路可能成为调控蓝斑核兴奋性的新靶点——这在此前从未被探讨过。"
该研究成果已发表于《细胞》期刊。
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