尽管我们知道快速眼动睡眠时大脑的哪些区域会被激活,但对这种活动的目的却知之甚少。伯尔尼大学和 Inselspital 医院的研究人员发现,下丘脑的神经元在快速动眼期睡眠时被激活,从而调节进食行为:如果小鼠的这种活动受到抑制,食欲就会下降。
快速眼动睡眠如何影响食物摄入
当我们睡觉时,我们会在不同的睡眠阶段之间交替,每个阶段都以不同的方式让我们感到休息。快速眼动睡眠是哺乳动物的一个独特睡眠阶段,与做梦密切相关,其特点是眼球随意运动,身体几乎完全麻痹。
在快速动眼期睡眠中表现出强烈激活的脑区包括调节记忆功能或情绪的区域等。外侧下丘脑是一种微小的大脑结构,在进化过程中被很好地保存在所有哺乳动物体内,它在快速眼动睡眠期间也会表现出高水平的活动。在清醒的动物中,这个脑区的神经元会协调食欲和食物消耗,并参与调节动机行为和成瘾。
在伯尔尼大学教授安托万-阿达曼蒂蒂斯博士领导的一项研究中,研究人员为自己设定了一个目标:研究小鼠下丘脑神经元在快速眼动睡眠期间的活动功能。他们希望更好地了解快速眼动睡眠期间神经元的激活如何影响我们的日常行为。他们发现,抑制这些神经元的活动会减少小鼠的食量。研究人员认为,这表明快速眼动睡眠是稳定食物摄入的必要条件。这项研究的结果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
对神经元活动和摄食行为的持久影响
研究人员发现,下丘脑外侧神经元的某些活动模式在清醒的小鼠中通常是进食的信号,而当动物处于快速眼动睡眠状态时,这些活动模式也会出现。为了研究这些活动模式在快速动眼期睡眠中的意义,研究小组使用了一种名为光遗传学的技术,即利用脉冲光精确地关闭下丘脑神经元在快速动眼期睡眠中的活动。结果,研究人员发现,食物摄入的活动模式发生了改变,动物吃的食物减少了。
我们的干预对小鼠外侧下丘脑的神经元活动和行为产生了强烈而持久的影响,这令他们感到惊讶。活动模式的变化在规律睡眠四天后仍然可以测量到。这些结果表明,快速眼动睡眠期间下丘脑回路的电活动具有高度可塑性,对维持哺乳动物稳定的进食行为至关重要。
这些结果清楚地表明,不仅睡眠量对我们的健康是必要的,而且睡眠质量也起着重要作用,尤其是在维持适当的进食行为方面。在我们的社会中,这一点尤为重要,因为在我们的社会中,不仅睡眠时间在减少,而且睡眠质量也受到轮班工作、夜间使用屏幕或青少年社交时差的严重影响。所发现的快速眼动睡眠期神经元活动与进食行为之间的联系有助于开发治疗进食障碍的新疗法。它还可能与动机和成瘾有关。
快速动眼期睡眠不足如何促进对甜食的欲望
目前还不清楚睡眠不足在影响大脑中控制对不健康食物的渴望的区域方面究竟起着什么作用。发表在《电子生命》(eLife)杂志上的一篇文章发现,快速眼动睡眠的丧失会导致不健康食品的摄入量增加,尤其是蔗糖和脂肪。筑波大学国际综合睡眠医学研究所(IIIS)的研究人员使用一种方法诱导小鼠失去快速眼动睡眠,并使用化学基因技术阻断前额叶皮层的神经元及其介导的行为。结果,IIIS 的研究人员发现,抑制这些神经元可以逆转快速眼动睡眠丧失对蔗糖消耗的影响,但对脂肪消耗没有影响。
前额叶皮层在根据味道、气味和质地判断食物的适口性方面发挥作用。此外,超重者在食用高热量食物时,前额叶皮层的活动往往会增加。研究结果表明,内侧前额叶皮层可能直接控制着我们在睡眠不足时进食高蔗糖促进体重增加食物的欲望。