综述:睡眠期间潜在可塑性机制的上调

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Current Opinion in Neurobiology 4.8

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  这篇综述深入探讨了睡眠通过上调分子(如AMPAR/NMDAR)、细胞(树突活动)及生理(神经调制)等潜在可塑性机制,为觉醒期经验依赖的双向突触重塑(LTP/LTD)提供基础,揭示了睡眠在记忆巩固与突触稳态(synaptic homeostasis)中的核心作用。

  

引言

昼夜节律常被忽视于啮齿类学习记忆研究中,而睡眠/觉醒状态与昼夜时相协同变化,对记忆处理至关重要。睡眠剥夺会干扰学习,而技术增强的生理睡眠进一步支持其在记忆巩固中的作用。神经元可塑性——定义为活动改变后的持久功能变化——是学习记忆的细胞基础,但睡眠促进可塑性的机制仍不明确。

基础睡眠中的可塑性悖论

即使缺乏重塑刺激(如标准饲养条件下无新异经验),动物仍表现出强烈的睡眠-觉醒周期,并对睡眠剥夺产生稳态压力。尽管赫布型长时程增强(LTP)——许多学习形式的基础——在此类条件下未被激活(突触后指标如mEPSC振幅、AMPAR/NMDAR比率在睡眠与觉醒间无差异),但睡眠仍持续上调与可塑性相关的分子和生理过程。

睡眠中的潜在机制

睡眠可能通过以下方式为双向突触重塑(强化/弱化)提供基础:

  1. 分子层面:RNA测序显示睡眠上调的转录本富集于细胞黏附、树突定位(如CaMKIIα)、突触组织等通路,形成双向可塑性的分子环境。
  2. 突触功能:尽管基础睡眠未改变兴奋性突触后强度(mEPSC),但突触传递的其他方面(如V1区mEPSC频率下降)可能影响后续可塑性诱导。
  3. 胶质细胞动态:星形胶质细胞和小胶质细胞在睡眠中结构重组(如突触包裹),可能通过清除或支持突触参与重塑。

分子标签假说

觉醒期学习可能在突触设置分子“标签”(如PKMζ),睡眠期间通过补体蛋白(如C1q)或激酶(如CaMKII)捕获这些标签,决定突触权重改变的极性(LTP/LTD)。

结论

睡眠上调的双向可塑性机制兼容突触巩固、系统巩固和突触稳态假说。觉醒期经验的组合通过睡眠被固化,而未来研究需解析特定神经环路中这些机制的时空动态。

(注:全文基于原文缩略术语与机制描述,未扩展非原文内容)

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