Regulation of REM and Non-REM Sleep by Periaqueductal GABAergic Neurons.
Regulation of REM and Non-REM Sleep by Periaqueductal GABAergic Neurons.
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通过过脑GABA能神经元调节REM和非REM睡眠。
DOI：
10.1038/s41467-017-02765-w
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发表时间：
2018-01-24
影响因子：
16.6
通讯作者：
Dan Y
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Weber F;Hoang Do JP;Chung S;Beier KT;Bikov M;Saffari Doost M;Dan Y
哺乳动物的睡眠由不同的快速眼动 (REM) 和非快速眼动 (NREM) 状态组成。众所周知，中脑区腹外侧导水管周围灰质（vlPAG）对于门控快速眼动睡眠很重要，但其潜在的神经元机制尚不清楚。在这里，我们发现激活小鼠中的 vlPAG GABA 能神经元可以抑制 REM 睡眠的启动和维持，同时巩固 NREM 睡眠，部分是通过它们投射到背外侧脑桥来实现的。细胞类型特异性记录和钙成像表明，大多数 vlPAG GABA 能神经元在 REM 睡眠开始时受到强烈抑制，并在其终止时被激活。除了大脑状态转换时的快速变化之外，它们的活动在快速眼动睡眠期间逐渐减少，并在每次快速眼动睡眠期间以依赖于持续时间的方式重置，反映了快速眼动睡眠压力的积累和消散。因此，vlPAG GABA能神经元强有力地控制快速眼动睡眠，并且它们的放电速率调节可能有助于快速眼动/非快速眼动交替的超昼夜节律。已知中脑中的 vlPAG 会抑制快速眼动睡眠，但确切的神经相关性尚不清楚。在这里，作者记录了睡眠-觉醒周期中 vlPAG GABA 能神经元的活动，并报告了 REM 睡眠转换时的快速变化以及与 REM 睡眠压力相关的较慢变化。
Mammalian sleep consists of distinct rapid eye movement (REM) and non-REM (NREM) states. The midbrain region ventrolateral periaqueductal gray (vlPAG) is known to be important for gating REM sleep, but the underlying neuronal mechanism is not well understood. Here, we show that activating vlPAG GABAergic neurons in mice suppresses the initiation and maintenance of REM sleep while consolidating NREM sleep, partly through their projection to the dorsolateral pons. Cell-type-specific recording and calcium imaging reveal that most vlPAG GABAergic neurons are strongly suppressed at REM sleep onset and activated at its termination. In addition to the rapid changes at brain state transitions, their activity decreases gradually between REM sleep and is reset by each REM episode in a duration-dependent manner, mirroring the accumulation and dissipation of REM sleep pressure. Thus, vlPAG GABAergic neurons powerfully gate REM sleep, and their firing rate modulation may contribute to the ultradian rhythm of REM/NREM alternation. The vlPAG in the midbrain is known to suppress REM sleep, but the precise neural correlates are not known. Here, the authors record the activity of vlPAG GABAergic neurons during the sleep–wake cycle and report fast changes at REM sleep transitions and slower changes that correlate with REM sleep pressure.
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