快眼动睡眠是1953年被认识的特殊睡眠状态，以快速眼球运动为核心特征，又被称作“矛盾性睡眠”。该睡眠阶段呈现低电压快速脑电活动，皮层活跃度趋近觉醒状态，同时伴随骨骼肌麻痹的特殊生理表现，具备区别于非快眼动睡眠的独特属性。
近日，复旦大学基础医学院药理学系黄志力/王毅群课题组在快眼动睡眠和觉醒的神经环路调控机制研究中取得新进展，相关研究成果以“中脑导水管周围灰质外侧部调控动快眼动睡眠和觉醒”为题，在线发表于《Cell Reports》，为解析睡眠觉醒调控机理提供了全新科学依据。
黄志力课题组长期致力于睡眠觉醒的神经环路机制研究，在《Pharmacological Reviews》《Progress in Neurobiology》上发表长篇综述，系统梳理了调控快眼动睡眠的神经核团及其环路机制。尽管快眼动睡眠与觉醒状态存在诸多相似的皮层活动特征，但既往学界鲜有针对可同时调控两种状态的核心脑区的系统性研究，这也是本研究聚焦突破的关键科学问题。研究团队通过c-Fos免疫组化染色结合原位杂交技术，首次证实中脑导水管周围灰质外侧部（LPAG）谷氨酸能神经元在快眼动睡眠与觉醒状态下均显著激活，是连接两种生理状态的关键神经元。
为精准明确该神经元的活动规律，团队进一步运用光纤钙信号记录、在体电生理记录技术，完整刻画了LPAG谷氨酸能神经元在自发性睡眠-觉醒周期中的动态活动特征。研究人员整合体内外光遗传学、化学遗传学调控手段及多导睡眠监测技术等，系统验证了该类神经元在睡眠-觉醒过程中的核心调控功能，并结合离体电生理与光遗传学技术，探明了其与上下游神经核团的功能性连接网络。
图1. LPAG谷氨酸能神经元在睡眠-觉醒调节中的作用机制
研究结果（图1）揭示了LPAG谷氨酸能神经元的环路投射特异性功能：不同靶向投射的神经环路，分别精准调控快眼动睡眠与觉醒两种不同生理状态。化学遗传学抑制LPAG谷氨酸能神经元活性，可显著降低机体快眼动睡眠时长与觉醒水平，同时提升非快眼动睡眠占比；而特异性激活该神经元，则会诱发伴随高θ波特征的静止觉醒状态。
环路特异性调控机制研究进一步明确：LPAG谷氨酸能神经元—背外侧被盖核神经环路是促进快眼动睡眠的核心通路，对该环路进行化学遗传学抑制可显著减少快眼动睡眠，光遗传学激活则可诱发快眼动睡眠；与此同时，LPAG谷氨酸能神经元可通过投射至蓝斑核、腹侧巨细胞网状核释放调控信号，有效驱动觉醒，该调控功能已通过光遗传学实验得到充分验证。这也明确了LPAG是统筹调控快眼动睡眠与觉醒双重状态的关键脑区。
作为腹侧被盖区的重要核心组分，LPAG既往被证实参与防御行为、疼痛感知、心血管活动等多项生理过程。本研究创新性揭示了LPAG的双重调控功能，既参与机体正常睡眠-觉醒节律的稳态调节，也介导防御性觉醒等应激生理反应。这一发现表明，LPAG有望成为治疗各类伴随睡眠-觉醒紊乱的神经精神疾病的新型潜在靶点，为临床睡眠障碍的机制研究与精准干预提供了全新思路与理论支撑。
复旦大学基础医学院黄志力教授、曲卫敏教授、王毅群副教授及法国里昂第一大学Pierre-Hervé Luppi教授为该论文的共同通讯作者。复旦大学基础医学院药理学系副教授王毅群、博士生栗蕾和马炜祥，以及解剖与组织胚胎学系青年研究员陈亮为该论文的共同第一作者。该研究得到了国家科技创新-2030“中国脑计划”重大项目、国家自然科学基金等项目资助支持。
原文链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(26)00899-5
