获得足够且类型适宜的睡眠，对于保持身心健康至关重要。
如今，麻省理工学院（MIT）的一支研究团队在实现自然睡眠模式方面又迈近了一步。
在今天发表于《 美国国家科学院院刊》的一篇论文中，研究人员介绍了他们如何利用一种直接向小鼠神经元照射光线的技术，在小鼠身上诱发一段快速眼动（REM）睡眠，也就是通常所说的做梦睡眠。
睡眠有助于大脑恢复和修复，也使大脑能够处理记忆。睡眠还有助于确保身体的免疫系统及其他系统正常运作。
该团队负责人、麻省理工学院医疗工程学 Edward Hood Taplin 教授 Emery Brown 表示，自然睡眠的不同阶段各有不同益处。啮齿动物研究表明，例如，学习会在 REM 睡眠期间发生；而慢波睡眠，即非 REM 睡眠第三阶段，对于让人感到休息充分、精神焕发最为重要。
然而，这些健康益处只有在自然睡眠中才能获得——也就是非 REM 睡眠和 REM 睡眠交替进行、每段持续 90 分钟的睡眠；目前没有能够诱导这种状态的药物。
Brown 说：“药物所做的只是让人镇静。”“如果运气好，镇静状态会让你自身的自然睡眠机制接管。”
目标：创造自然睡眠
Brown 表示，要开发创造自然睡眠的更好方法，研究人员需要先研究各种睡眠阶段能在多大程度上分别实现，最终再研究如何共同实现。
论文第一作者、麻省理工学院脑与认知科学系 Brown 团队的博士后 Christa Van Dort 表示，先前研究显示，名为胆碱能细胞的神经元在清醒和 REM 睡眠期间都会活跃。她说：“早期有大量证据表明胆碱能神经元参与其中，但没人能确切说明这些特定细胞的放电是否会导致向 REM 睡眠的转变。”
为研究胆碱能神经元能否诱发 REM 睡眠，团队采用了一种名为 光遗传学的技术：通过安装在头部的光纤装置，将光照射到特定的一组神经元上。
Van Dort 表示，首先要利用一种在藻类中发现的蛋白质，使神经元对光敏感。这种蛋白质会对特定波长的光作出反应，从而使藻类能够移动。她说：“2005 年，斯坦福大学的研究人员成功将这种藻类蛋白质导入哺乳动物细胞。”“他们发现，如果把这种蛋白质导入某些类型的神经元，就可以用光照激活这些神经元，并在单细胞层面控制大脑的放电活动。”
Van Dort 和同事将这项技术应用于一种已知会在胆碱能神经元中表达这种藻类蛋白质的小鼠。Van Dort 说：“通过这种方式，我们成功让小鼠进入了做梦睡眠。”
他们发现，在非 REM 睡眠期间激活胆碱能神经元，会增加小鼠经历 REM 睡眠的次数。分析这些睡眠片段后，他们发现其与自然 REM 睡眠时段高度相似。
迈向诱发自然睡眠模式
Van Dort 表示，这项技术有助于阐明 REM 睡眠的控制机制，并为理解如何在人类身上设计自然睡眠迈出一步。失眠患者使用的现有药物实际上会抑制 REM 睡眠和较深层的非 REM 睡眠阶段，而使使用者进入非常浅的睡眠状态。她说：“弄清睡眠的各个组成阶段分别如何受到控制，有助于我们未来设计一种利用不同药物重现自然睡眠的方法。”
Brown 表示，与此同时，仅通过诱发更多 REM 睡眠片段，就可能增强人们的学习和记忆能力。
研究人员目前正在探究胆碱能系统如何与大脑中其他同样被认定对 REM 睡眠产生很重要的区域相连接。Van Dort 表示，他们也在设计实验，希望由此实现更好的非 REM 睡眠。
她说：“长期目标是真正弄清楚是什么控制着非 REM 和 REM 睡眠的各个阶段，然后选择性地诱发这两种睡眠，并重现睡眠阶段的正常周期性变化。”
哈佛医学院精神病学教授 Robert McCarley 并未参与这项研究。他表示，胆碱能对 REM 睡眠的控制长期以来一直存在争议，因为以往研究无法只选择性激活这些神经元。McCarley 说：“这项开创性研究利用光遗传学控制胆碱能神经元的活动，提供了证据，表明 REM 睡眠是通过胆碱能神经元的活动诱发的，也就是通过使用神经递质乙酰胆碱的神经元。”
他说：“这项研究令人振奋之处在于，它利用光遗传学为一个困扰研究者数十年的难题带来了新认识，也预示着利用光遗传学研究 REM 睡眠神经生理学的新时代即将到来。”
本文由 麻省理工学院新闻合作发布。发表本文并不代表世界经济论坛认可其中观点。
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作者：Helen Knight 为麻省理工学院新闻撰稿
图片：代表们在联合国全体会议休会期间休息。路透社 / Enrique Castro-Mendivil
