振动诱导睡眠的神经网络和应用潜力

　　

人们会注意到轻微且有节律的振动有时候能够导致困意，增加睡眠时间。比如在轻微颠簸路面行驶汽车里的乘客，以及怀抱着的婴儿，一些平缓的摇晃似乎能显著缩短他们的入睡时间。但是大家还不知道这些轻微振动与睡眠的关联机制，比如通过哪些机械感觉神经或感觉器官，如何影响到睡眠调控的神经中枢等。此外，振动能否作为一种无创、便捷的物理刺激方式，应用于睡眠障碍的治疗，也是一个未知且值得探究的问题。

近日，Advanced Science发表了来自上海交通大学Bio-X研究院平勇和复旦大学肖晓研究团队的一项合作研究工作，“Intermittent Vibration Induces Sleep via an Allatostatin A-GABA Signaling Pathway and Provides Broad Benefits in Alzheimer's Disease Models”。研究人员发现不同的机械振动刺激模式对动物睡眠影响存在着显著差异，比如振30s、停30s（30s/1min）模式能最显著地促进果蝇睡眠，而1min/2min则是促进小鼠NREM睡眠的最优模式。进而，这种间歇性振动刺激诱导睡眠被证明为有效睡眠，并被定义为iVIS。

通过Gal4/UAS二元系统筛选实验，研究人员发现果蝇脑中表达神经肽Allatostatin A（AstA）神经元参与调控短期iVIS（0-6小时），并通过CaLexA神经示踪技术GFP标记和电生理记录等实验方法重点揭示了AstA神经元下游的dFB神经元、Tdc2神经元组成的睡眠调控神经环路介导了短期iVIS。考虑到适应机制（Habituation）可能参与介导iVIS过程，该研究提示了机体行为反应适应过程可能有短期和长期两个阶段，其调控机制上相对独立。

最后，为了回答间歇性振动能否用于改善有睡眠障碍的果蝇和小鼠模型的问题，研究人员利用相应的有睡眠障碍的阿尔茨海默病（AD）动物模型。研究发现间歇振动能够有效增加AD动物的睡眠时间，改善果蝇和小鼠睡眠质量相关指标（包括促进睡眠维持、减少觉醒次数和入睡时间等）。令人兴奋的是，通过长期多天的间歇振动实验，研究人员发现间歇振动仍然可连续显著增加睡眠时间，并且缓解了AD病理关键特征，包括脑淀粉样蛋白的积累以及认知障碍等，表明合适的间歇性振动或iVIS具有一定的应用潜力。

该工作第一作者是来自上海交通大学的研究生牟杨和张妍，共同通讯作者来自上海交通大学平勇和复旦大学肖晓。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202411768

作者：

Bio-X研究院

供稿单位：

Bio-X研究院