人一生有1/3的時間在睡眠中度過，睡眠紊亂嚴重影響身心健康。
睡眠到底是如何被調節的？我國科學家近期的一項研究給出了答案。
中科院腦科學與智能技術卓越創新中心（神經科學研究所）、上海腦科學與類腦研究中心徐敏研究團隊與北京大學生命科學學院、北大—清華生命科學聯合中心李毓龍研究團隊合作，利用新型遺傳編碼的腺苷探針，發現基底前腦區的谷氨酸能神經元對於睡眠壓力的積累起着重要調控作用。
這一研究進一步揭示了睡眠穩態調控的神經環路機制，為探索睡眠障礙的治療方法提供了重要參考。
相關研究近日在線發表於《科學》。
犯困：睡眠壓力積累下「睡眠穩態」調節的結果
睡眠調節分為兩個方面，晝夜節律和睡眠穩態。
晝夜節律通過內在的生物鐘控制一天中睡眠覺醒的時間；睡眠穩態主要由睡眠壓力進行調控，控制機體獲得一定的睡眠量。
睡眠行為最核心的特徵就是睡眠穩態調控。
徐敏說，「我們之所以會覺得困，是因為隨着清醒時間的延長，睡眠壓力逐漸增加；在睡眠過程中，這種壓力則被逐漸清除。睡眠穩態調節系統會在睡眠受到干擾時發揮作用。」
以往研究顯示，「腺苷」參與到睡眠穩態調節過程中，其在清醒狀態下的積累導致了「困意」的產生。
基底前腦被認為是腺苷參與睡眠穩態調控的重要腦區，該區域的局部神經環路參與對睡眠覺醒的調控。
「神經元活動如何調控腺苷釋放，這是我們這項研究重點聚焦的問題。」徐敏說。
利器：新型遺傳編碼的腺苷探針
為了實現在睡眠覺醒周期中對基底前腦區胞外腺苷濃度高時空分辨率的檢測，李毓龍團隊用了3年多時間開發了一種新型遺傳編碼的腺苷探針。
李毓龍介紹：「探針是基於內源的腺苷受體改造的，對腺苷具有與內源受體類似的親和力和特異性。」
有了「利器」腺苷探針，研究人員發現基底前腦區的腺苷濃度在清醒狀態時較高，在非快速眼動睡眠時較低，這與之前採用微透析法測量腺苷濃度變化的研究結果一致。
然而，小鼠的快速眼動睡眠時長較短，傳統的微透析方法無法進行精確測量。
得益於新探針的高時間分辨率，研究首次發現，腺苷在快速眼動睡眠時期也存在很高的濃度，並且高於清醒和非快速眼動睡眠狀態。
發現：谷氨酸能神經元活動是關鍵
「睡眠調控的研究主要可以分成兩個『學派』：從神經環路角度入手研究不同腦區對睡眠覺醒的調控；從基因分子等入手研究睡眠穩態的調控。」
徐敏說，「可這兩個方向的研究基本上又是相互獨立的。」
「我們工作的創新性在於通過研究神經活動對腺苷釋放的調控，把這兩個方向有機結合起來了。」
這項研究發現，谷氨酸能神經元的激活是腺苷濃度增加的主要原因。
研究人員認為，這項研究揭示了基底前腦區域的谷氨酸能神經元在介導清醒狀態下睡眠壓力的積累中所扮演的重要角色，為進一步研究睡眠穩態調節機制奠定了堅實的基礎。
「基底前腦區的谷氨酸能神經元是調控睡眠壓力的一個關鍵節點，我們希望通過理解大腦調控睡眠的神經機理，最終為臨床上睡眠相關疾病的治療提供理論基礎。」
