对小鼠的研究让我们了解了大脑活动是如何在睡眠-觉醒周期中进行微调的

利用小鼠模型，研究人员在一种抑制大脑活动的突触中发现了一种新的每日节律。这些被称为抑制性突触的神经连接被重新平衡，因此我们可以在睡眠期间将新信息巩固为长期记忆。该研究结果发表在公共科学图书馆生物学，可能有助于解释细微的突触变化如何增强人类的记忆。这项研究是由美国国立卫生研究院下属的国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的研究人员领导的。

“抑制对大脑功能的各个方面都很重要。但在过去的二十多年里，大多数睡眠研究重点了解兴奋性了吗突触国家发展研究中心高级研究员陆伟博士说。“这是第一个试图了解睡眠和清醒如何调节的研究抑制性突触．"

在这项研究中，Lu博士实验室的博士后Kunwei Wu博士研究了小鼠睡眠和清醒时抑制性突触的变化。海马体(大脑中对记忆形成很重要的区域)神经元的电记录显示了一种以前没有被注意到的活动模式。在清醒状态下，稳定的“强直性”抑制活性增加，而快速的“阶段性”抑制则下降。他们还发现清醒小鼠的神经元抑制性电反应有更大的活动依赖性增强，这表明清醒而不是睡眠可以在更大程度上加强这些突触。

抑制性神经元使用神经递质-氨基丁酸(GABA)来降低神经系统的活性。在抑制性突触，这些神经元释放GABA分子到突触间隙，神经递质扩散的神经元之间的空间。这种分子与邻近兴奋性神经元表面的GABA型A (GABAA)受体结合，使它们不太可能放电。

进一步的实验表明，清醒时突触的变化是由α5-GABAA受体数量的增加所驱动的。在清醒的小鼠中，当受体被阻断时，相电反应的活动依赖性增强减弱。这表明，在清醒状态下GABAA受体的积累可能是建立更强、更有效的抑制性突触的关键，这一基本过程被称为突触可塑性．

“当你在白天学习新信息时，神经元会受到来自皮层和大脑许多其他区域的兴奋信号的轰击。为了将这些信息转化为记忆，你首先需要调节和完善它，这就是抑制的作用。”卢博士说。

先前的研究表明，海马体中的突触变化可能是由来自大脑的信号驱动的抑制性中间神经元神经元是一种特殊的细胞，只占大脑神经元的10-20%。海马体中有超过20种不同的中间神经元亚型，但最近的研究强调了两种类型，即parvalbumin和生长抑素，它们在突触调节中起着关键作用。

为了确定是哪个中间神经元负责他们观察到的可塑性，卢博士的团队使用了光遗传学，一种利用光来打开或关闭细胞的技术，并发现了这一点清醒导致更多的α5-GABAA受体和来自parvalbumin的更强的连接，而不是生长抑素，中间神经元。

人类和老鼠在记忆存储和其他基本认知过程中有着相似的神经回路。这种机制可能是抑制输入精确控制神经元和整个大脑网络之间信息的涨落的一种方式。

“抑制实际上非常强大，因为它可以让大脑以一种微调的方式运行，这基本上是所有认知的基础，”卢博士说。

由于抑制对于大脑功能的几乎每一个方面都是必不可少的，这项研究可以帮助科学家们不仅理解睡眠周期，但神经系统疾病根源异常大脑节律，如癫痫

在未来，卢博士的团队计划探索GABAA受体运输到抑制性突触的分子基础。