撰文︱孙丽/段树民团队

午窗春日影悠悠，一觉清眠万事休。压力大了，睡一觉就感觉好多了——这是很多人都有过的体验。但大脑是如何通过睡眠调控压力应激引起的焦虑等负性情绪，机制并不清楚。虽然我们对大脑如何调控睡眠和情绪的机制都分别有了较深入的理解，但由于既往的研究大都是对两者分别进行的，睡眠和情绪如何相互影响，我们所知甚少。同时，由于研究手段的限制，过去对睡眠调控情绪的研究多是通过睡眠剥夺进行的，而睡眠剥夺本身就是一种应激，会引起负面情绪，所以难以证明睡眠调控情绪的直接因果关系。

近日，浙江大学脑科学与脑医学学院、脑与脑机融合前沿科学中心、浙江大学医学院附属第二医院和良渚实验室孙丽副教授/段树民院士团队在《Neuron》上在线发表题为“Slow-wave sleep engages brainstem circuitry to prevent stress-induced anxiety”的研究论文，揭示了慢波睡眠（SWS）主动缓解焦虑的脑干环路机制。该团队在发现光遗传学可实时控制SWS的基础上，以慢性社交挫败应激（CSDS）小鼠模型为对象，每次应激后诱导一段15分钟的SWS，便能有效阻止焦虑行为的出现，该结果证明，SWS对缓解应激引起的焦虑具有直接的因果作用。此外，该研究还详细解析了相关的神经环路机制。

研究团队发现，急性应激后的焦虑通常可以随着自然睡眠逐渐恢复，而慢性应激则会持续干扰睡眠并加重焦虑。为检验SWS与抗焦虑之间的因果关系，研究者采用光遗传学手段，在CSDS模型中，每次挫败后立即激活脑干面神经旁核（PZ）中表达囊泡GABA转运体（Vgat）的GABA能神经元（PZ^GABA），诱导一段时相锁定的SWS。结果显示，这一短暂的SWS足以显著预防焦虑样行为的发生，且不影响总运动能力与社交互动比率。值得注意的是，若在光激活同时以轻柔触觉干扰SWS的脑电/肌电特征（δ功率降至清醒水平），抗焦虑效应依然存在，提示PZ^GABA本身的激活，而非SWS伴随的其他过程，是抗焦虑的充分条件。此外，化学遗传学抑制PZ^GABA，可降低小鼠的基础焦虑阈值，表明该群神经元存在维持情绪稳态的紧张性活动。

图1.PZ^Vgat对焦虑行为的双向调节作用。

图2.投射至ovBNST的LPB神经元接受PZ^Vgat的支配并调节焦虑样行为。

研究团队通过光纤记录、病毒示踪和脑片电生理等实验表明，SWS会激活PZ^GABA，后者通过单突触连接，抑制外侧臂旁核（LPB）中一类表达降钙素基因相关肽(CGRP)的神经元（LPB^CGRP）。LPB是感知威胁与调控觉醒的关键中继站，其过度激活会驱动焦虑与应激反应。而PZ的作用相当于直接抑制了这一压力信号。LPB^CGRP进一步投射至终纹床核卵圆区（ovBNST），并特异性激活其中的促肾上腺皮质激素释放激素(Crh)神经元（ovBNST^Crh）——后者是焦虑行为的最终执行者。由此形成一条三级环路：PZ（脑干）→LPB（中继）→ovBNST（焦虑执行）。激活PZ^GABA可通过抑制该促焦虑通路，同时诱导SWS并缓解焦虑。有意思的是，LPB投射至基底前脑（BF）的通路仅促进觉醒，却不会引起焦虑反应，表明并不是所有的脑内促觉醒中枢都会促进焦虑的产生，从而为将来精准调控情绪提供了神经环路基础。

图3. PZ^Vgat-LPB^CGRP-ovBNST^Crh三级神经环路在睡眠-觉醒和焦虑样行为调节中的作用

总结

综上，本研究鉴定出一条新的脑干-边缘系统三级环路：PZ^GABA→LPB^CGRP→ovBNST^Crh。在SWS期间，PZ^GABA的自发活动通过GABA能抑制，降低LPB^CGRP兴奋性，从而减少其对ovBNST^Crh的驱动，最终发挥抗焦虑效应（图4）。

简单来说，我们的大脑中有一根从脑干伸向前脑的“抗焦虑电缆”。当SWS发生时，脑干的PZ神经元会像一只精准的手，按住这根电缆上的开关（LPB），不让焦虑信号进一步传到前脑的ovBNST。所以，好好睡一觉，大脑并不是在“关机”，而是在主动地、有选择地抑制负面情绪。这一发现不仅解释了为什么“睡一觉就好了”，还提示在慢性应激状态下，这条内源性抑制通路的活性会下降；而人为激活PZ，就能恢复抗焦虑效果。这为开发非药物依赖的抗焦虑干预（比如闭环神经调控、靶向脑干环路的经颅电刺激等）提供了潜在的靶点。

图4. 脑干环路介导SWS调控焦虑的神经机制模式图

浙江大学医学院冯翔博士（现任职于杭州市第七人民医院）为本文第一作者，博士研究生乐涛为共同第一作者，浙江大学脑科学与脑医学学院、医学院附属第二医院孙丽副教授和段树民院士为共同通讯作者。该研究得到了浙江大学虞燕琴教授、杨鸿斌研究员，上海交大松江研究院韩勇研究员等合作者的大力支持。本研究在国家自然科学基金、科技创新2030—“脑科学与类脑研究”重大项目等项目的资助下完成。

本文使用的来自枢密科技的病毒产品，列表如下：

全新减毒版RV-CVS

（Reardon TR, et al. Neuron. 2016.）

枢密科技可提供RV-CVS株及SAD-B19株病毒包装服务。RV-CVS株标记特征：更低的神经毒性，更轻微的神经损伤，更高效的标记效率；感染时间延长至一个月；可结合光遗传、钙成像、Cre、Flp等技术实现脑网络特异性功能研究及基因表达调控。