你有沒(méi)有過(guò)這樣的經(jīng)歷：熬了一整夜，第二天頭痛欲裂、昏昏沉沉，倒頭睡了一整天。

大腦究竟是怎么記錄清醒時(shí)長(zhǎng)、感知睡眠壓力的？又是通過(guò)什么方式，在我們?nèi)庇X(jué)后強(qiáng)行啟動(dòng)恢復(fù)睡眠、把 “睡眠債” 補(bǔ)上的？

2026年5月19日，英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院William Wisden教授與Nicholas P. Franks教授團(tuán)隊(duì)在《Current Biology》上發(fā)表研究《Wake-active brainstem GABA neurons signal sleep pressure by upregulating AMPA receptors to drive recovery sleep》，首次在腦干腦橋口狀網(wǎng)狀核（PnO） 中鑒定出一類(lèi)特殊的GABA能神經(jīng)元（PnOVgat），PnOVgat神經(jīng)元是編碼睡眠壓力、實(shí)現(xiàn)睡眠穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵神經(jīng)元，其通過(guò)AMPA受體上調(diào)實(shí)現(xiàn)突觸可塑性，是熬夜后補(bǔ)覺(jué)的關(guān)鍵分子。

科普小貼士：什么是睡眠穩(wěn)態(tài)？

睡眠穩(wěn)態(tài)是指清醒時(shí)間越長(zhǎng)，睡眠壓力越大，隨后睡眠的時(shí)長(zhǎng)和深度會(huì)相應(yīng)增加。這種“缺覺(jué)→補(bǔ)覺(jué)”的自我調(diào)節(jié)機(jī)制，被稱(chēng)為睡眠穩(wěn)態(tài)。

腦干里哪些神經(jīng)元在記錄睡眠壓力？

PnO：腦橋口狀網(wǎng)狀核（Pontine oral nucleus），位于腦干，參與睡眠-覺(jué)醒調(diào)控。

研究者用光纖鈣記錄技術(shù)，觀測(cè)了小鼠PnO區(qū)三類(lèi)神經(jīng)元在睡眠-覺(jué)醒周期中的活動(dòng)。

結(jié)果顯示，GABA能（PnOVgat）、甘氨酸能（PnOGlyT2）、谷氨酸能（PnOVglut2）神經(jīng)元，在正常狀態(tài)下都在清醒（WAKE）和快速眼動(dòng)睡眠（REM）時(shí)更活躍，在深睡（NREM）時(shí)活性低。

因此，PnO區(qū)三類(lèi)神經(jīng)元在正常狀態(tài)下都呈現(xiàn)清醒/REM活躍，NREM靜息的模式。

操控這些神經(jīng)元，能改變睡眠嗎？

研究者用化學(xué)遺傳學(xué)激活和細(xì)胞損毀兩種方法驗(yàn)證功能。

激活GABA能（PnOVgat）和甘氨酸能（PnOGlyT2）神經(jīng)元，都會(huì)延長(zhǎng)深睡（NREM）、減少清醒；激活谷氨酸能（PnOVglut2）神經(jīng)元，則會(huì)長(zhǎng)時(shí)間維持清醒。損毀GABA能神經(jīng)元，小鼠清醒變多、深睡減少；損毀谷氨酸能神經(jīng)元不影響睡眠總量，但會(huì)讓小鼠活動(dòng)變少。同時(shí)，這三類(lèi)神經(jīng)元分別投射到基底前腦、丘腦、中腦等多個(gè)睡眠調(diào)控腦區(qū)，形成分布式調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。

因此，PnOVgat促NREM，PnOVglut2促清醒，兩類(lèi)神經(jīng)元功能相反。

熬夜后，是哪種神經(jīng)元在“催”你補(bǔ)覺(jué)？

研究者采用5h睡眠剝奪制造高睡眠壓力，然后用鈣信號(hào)記錄觀察變化。

結(jié)果顯示，只有GABA能神經(jīng)元（PnOVgat）會(huì)在缺覺(jué)后改變活動(dòng)規(guī)律，從原本的清醒/REM期活躍轉(zhuǎn)為深睡（NREM）期活躍，并在恢復(fù)睡眠的第1小時(shí)鈣活動(dòng)顯著升高，隨后逐漸回落。甘氨酸能與谷氨酸能神經(jīng)元都不響應(yīng)睡眠壓力。更關(guān)鍵的是，損毀PnOVgat后，小鼠剝奪睡眠后的腦電δ波增強(qiáng)完全消失，19小時(shí)內(nèi)僅能補(bǔ)回53%的缺覺(jué)量。

因此，PnOVgat 是大腦里記熬夜債、催補(bǔ)覺(jué)的核心細(xì)胞。

神經(jīng)元是怎么感知睡眠壓力的？

研究者檢測(cè)了PnO區(qū)突觸蛋白的變化。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，睡眠剝奪后，PnO區(qū)的PSD95、p-CaMKII、p-PKA顯著升高，GluA1型AMPA受體及其磷酸化水平翻倍，AMPA/NMDA受體比值提升約50%。小腦等無(wú)關(guān)腦區(qū)無(wú)變化。

因此，睡眠剝奪通過(guò)上調(diào)GluA1型AMPA受體增強(qiáng)PnOVgat神經(jīng)元興奮性，驅(qū)動(dòng)恢復(fù)睡眠。

一張圖看懂：熬夜欠的覺(jué)，誰(shuí)來(lái)催你還？

正常狀態(tài)

清醒/REM期 → PnOVgat神經(jīng)元活躍；NREM期 → 休息

熬夜后

熬夜 → AMPA受體數(shù)量翻倍、活性增強(qiáng) → PnOVgat神經(jīng)元更活躍 → 切換模式：NREM期變得異常活躍 → 結(jié)果：δ波增強(qiáng)、強(qiáng)制補(bǔ)覺(jué)

該發(fā)現(xiàn)首次明確腦干一類(lèi)特定神經(jīng)元可切換活動(dòng)狀態(tài)編碼睡眠壓力，揭示了睡眠穩(wěn)態(tài)的突觸可塑性機(jī)制。

小編寄語(yǔ)

帝國(guó)理工學(xué)院的研究發(fā)現(xiàn)，腦干PnO區(qū)的GABA能神經(jīng)元是編碼睡眠壓力的關(guān)鍵。它們通過(guò)上調(diào)AMPA受體增強(qiáng)突觸興奮性，在深睡期驅(qū)動(dòng)補(bǔ)覺(jué)行為。這一發(fā)現(xiàn)完美印證了睡眠領(lǐng)域的突觸穩(wěn)態(tài)假說(shuō)（SHY），醒著時(shí)突觸被增強(qiáng)，睡著時(shí)被減弱；而熬夜后，某些關(guān)鍵突觸需要更強(qiáng)地補(bǔ)修。

因此，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，理解這個(gè)機(jī)制有助于更科學(xué)地安排作息，提高補(bǔ)覺(jué)效率。

https://doi.org/10.1016/j.cub.2026.04.059

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)分享