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JN:睡眠“重塑”了海马突触,为第二天学习腾出空间

谦太祥和 发布于: 2019年7月12日 1时11分25秒 阅读0次

  来源:brainnews(ID:brainnews)

  一项发表在 J Neurosci 的研究提示,(小鼠)睡眠被剥夺后,其海马中的突触变得更强大。这项研究支持一种观点,即睡眠可能常常会削弱学习巩固的效果,从而允许在醒来后进行新的学习


重构出研究中使用的一些树突棘。该图像引用自 Spano et al., JNeurosci 2019

  睡眠被认为是在学习一天后进行突触(连结)强度重新校准的时期,以允许第二天进行新的学习。威斯康星大学麦迪逊分校的 Chiara Cirelli 及其同事研究了海马体中的突触,这是与学习相关的大脑结构,在小鼠睡眠和睡眠剥夺后的两种状态对比中发现该区域突触的变化。

  清醒时持续学习可导致突触电位净增,睡眠被认为可以调整平衡整体突触强度,而突触的强度和大小是相关的,因此科学家推测突触在保持清醒时会更大,在睡眠后应该更小。之前, Chiara Cirelli 及其同事使用系列连续切片扫描电子显微术(SBEM)分析了小鼠大脑皮层在睡眠和清醒时,突轴的大小与数量。


海马结构

  该研究中,科学家应用 SBEM 测量 CA1 放射层的轴突-树突棘接头(axon-spine interface,ASI——突触前和突触后的接触面积,以及 CA1 放射层中的突触密度。实验对比了不同状态的小鼠,分为睡眠 6-8 小时、夜间自发苏醒或白天通过强制唤醒的小鼠。在每只动物中测量 ≥ 425 个 ASI,并且在约 100 个突触/小鼠中计算突触小泡。

  统计分析三种状态(W 为夜间自发苏醒,S 为睡眠 6-8 小时,EW 为白天通过强制唤醒)的突轴囊泡数量及获得的囊泡比例。EW 囊泡数量最大,但易获得囊泡比例(近囊泡数量与囊泡总数之间的比率)较少。

  相对于有6-8 小时睡眠的小鼠,夜间自发苏醒的小鼠 ASI 大小向更高的值移动,并且在白天通过强制唤醒的小鼠中更多。而且白天强制唤醒的小鼠突轴密度也相对增加。ASI 大小与突触前囊泡数量相关,但白天强制唤醒的小鼠中获得的囊泡比例减少,表明突触前疲劳。

  与之前在皮质中的研究一致,研究人员观察到,与睡眠后的小鼠相比,保持清醒6~7 个小时的小鼠其海马体的突触更大,提示其「更强」

  此外,研究人员发现,与那些自己保持清醒的老鼠相比,当迫保持清醒并与新的刺激物相互作用时,突触信号是最强的。这与海马体在学习中起重要作用是一致的,并且表明突触变化是与学习发生相同步的,而不仅仅是因为清醒。

  参考资料:

  Giovanna Maria Spano, Sebastian Weyn Banningh, William Marshall, Luisa de Vivo, Michele Bellesi, Sophia S Loschky, Giulio Tononi, Chiara Cirelli. Sleep deprivation by exposure to novel objects increases synapse density and axon-spine interface in the hippocampal CA1 region of adolescent mice. The Journal of Neuroscience, 2019; 0380-19 DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0380-19.2019

  作者信息:

  作者:Ben(brainnews 创作团队)
  校审:Simon(brainnews 编辑部)
  题图:medicalnewstoday.com

 

 

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