腦腹側(cè)被蓋區(qū)(Ventral tegmental area，VTA)多巴胺能神經(jīng)環(huán)路在多種行為和情緒中都起著重要作用。同時，該環(huán)路還是大腦獎賞系統(tǒng)的核心成分，促進(jìn)動物的生存、繁殖等行為。近日，來自斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究小組發(fā)現(xiàn)，VTA神經(jīng)環(huán)路在睡眠-覺醒周期中也扮演著重要角色。這一研究成果發(fā)表在Nature Neuroscience雜志上。

VTA多巴胺能神經(jīng)環(huán)路控制的獎賞系統(tǒng)激勵著動物的目的性行為，比如逃離捕食者或覓食，這些行為都是動物覺醒時發(fā)生的。但是該神經(jīng)環(huán)路與睡眠-覺醒周期是否有直接聯(lián)系仍然尚未明確。

在本研究之前，大腦的獎賞和覺醒系統(tǒng)還沒有精確的解剖學(xué)位置。研究人員認(rèn)為該研究有著巨大的臨床意義。對于制藥公司來說，失眠癥有著數(shù)十億美元的市場。傳統(tǒng)治療失眠的藥物，如地西泮，非特異性地作用于全腦?，F(xiàn)在，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的這條新的睡眠-覺醒環(huán)路為開發(fā)特異性更高的治療方法提供了可能，這將給失眠患者帶來更高質(zhì)量的睡眠。

美國國立衛(wèi)生研究院的研究顯示，大約有25%~30%的美國成年人受到睡眠障礙的影響。此外，睡眠節(jié)律紊亂是許多神經(jīng)精神障礙（如抑郁癥）的典型癥狀，并且加重這些疾病的發(fā)展。

從魚類、青蛙到人，所有脊椎動物的獎賞環(huán)路都是相似的。多巴胺在該環(huán)路中都扮演著重要角色。VTA是大腦多巴胺神經(jīng)元最集中的地方，VTA的多巴胺神經(jīng)元末梢投射到伏隔核(nucleus accumbens，NAc)等腦區(qū)。NAc是基底前腦的一個較大的核團(tuán)，在介導(dǎo)獎賞效應(yīng)的中起著核心作用，對諸如食物，性，毒品等刺激有反應(yīng)。

研究人員認(rèn)為，由于許多獎賞環(huán)路的激活藥物比如苯丙胺，在刺激多巴胺分泌的同時也讓使用者處在覺醒狀態(tài)，因而很自然地去考慮多巴胺是否在睡眠-覺醒周期中也扮演著重要角色。但是由于技術(shù)條件的限制，此前的文獻(xiàn)中并沒有有力證據(jù)表明這兩者存在關(guān)聯(lián)。

在本研究中，科學(xué)家利用利用基因工程實驗鼠，刺激、抑制并監(jiān)控它們VTA腦區(qū)多巴胺的分泌情況。并檢測小鼠全腦的活動及肌肉張力，以判斷小鼠處于睡眠還是覺醒階段。

VTA多巴胺神經(jīng)元與睡眠-覺醒周期密切相關(guān)

總的來說，當(dāng)小鼠覺醒時，VTA的多巴胺神經(jīng)元處于激活狀態(tài)。當(dāng)小鼠過渡到睡眠階段時，其活性下降，并停留在較低的水平。

激活多巴胺神經(jīng)元可以將小鼠從睡眠中喚醒，并保持長時間清醒，即使此時小鼠本應(yīng)該處于睡眠周期中。而那些VTA沒有被過度激活的對照組小鼠，則會利用籠子里顆粒材料筑巢，然后迅速進(jìn)入睡眠。當(dāng)研究人員在小鼠活動期抑制VTA多巴胺神經(jīng)元活性時，即使在有覺醒刺激物存在的情況下，小鼠也會打盹。

抑制VTA多巴胺神經(jīng)元將促進(jìn)筑巢行為

通常情況下，將小鼠置于一個不熟悉的籠子中，它們會積極探索新環(huán)境。研究人員將VTA抑制的小鼠放入新鼠籠，在進(jìn)入新籠子的前45分鐘，它們在覺醒狀態(tài)。但有趣的是，研究人員發(fā)現(xiàn)這些小鼠把探索新環(huán)境的時間用來認(rèn)認(rèn)真真地筑巢。一旦小鼠們對自己的巢滿意了，它們就開始打瞌睡。

研究人員說，這并不是VTA活動抑制時出現(xiàn)的刻板行為。因為，如果把這些小鼠平日里住的籠子里的巢穴移到新籠子里，它們會爬到窩里立刻開始睡覺。

而對照組的小鼠進(jìn)入到新環(huán)境后會在籠子里跑來跑去，它們要么無視那些筑巢材料顆粒，要么把這些小顆粒灑在籠子里到處都是。

研究人員通過錄像分析了小鼠進(jìn)入新環(huán)境后的行為，并且將它們在1s內(nèi)的錄像與當(dāng)時的大腦活動聯(lián)系起來。研究人員發(fā)現(xiàn)，在筑巢時，小鼠VTA腦區(qū)的活動明顯更低。

研究人員說，眾所周知，刺激大腦多巴胺相關(guān)環(huán)路會增強(qiáng)一些目的性的行為，例如覓食或求偶。但是，本研究發(fā)現(xiàn)至少有一種復(fù)雜行為不是由于刺激多巴胺環(huán)路，而是由于抑制它所產(chǎn)生的。有趣的是，這項行為——筑巢——對老鼠準(zhǔn)備睡眠十分重要。

事實上，我們?nèi)祟愐彩侨绱?。如果我們破壞睡眠?zhǔn)備階段，比如在睡前看電子郵件或者玩游戲，屏幕不僅發(fā)光，而且很容易使我們的情緒又興奮起來。VTA腦區(qū)的多巴胺神經(jīng)環(huán)路又被激活，顯而易見，這就是為何我們會失眠的原因。

值得注意的是，這種睡眠預(yù)備階段往往是很多人睡眠問題的根源。研究人員表示，新發(fā)現(xiàn)的這個環(huán)路可能成為藥物干預(yù)治療失眠的新靶點。

研究人員說，我們有大量多巴胺拮抗藥物。如果在恰當(dāng)時間給予正確劑量且藥代動力學(xué)特性合適的藥物，確保它的藥效在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)能逐漸消失，那么這種藥的效果顯然比那些強(qiáng)力地作用于全腦的苯二氮卓類藥物，比如安定，要好得多。

研究人員還認(rèn)為這種靶向作用于VTA多巴胺神經(jīng)元的藥物可以改善那些以失眠為典型癥狀的精神疾病，如精神分裂癥和雙向情感障礙等。

備注：本文編譯自Stanford University Medical Center網(wǎng)站，原標(biāo)題：“Brain circuit that drives sleep-wake states, sleep-preparation behavior is identified”