Brain丨張建國團隊：睡眠環路調控，從動物到人類還有多遠

近期，首都醫科大學附屬北京天壇醫院功能神經外科張建國教授團隊在國際神經科學期刊Brain在線發表了題為Sleep circuit modulation: from animal models to human translation的綜述論文。該研究系統梳理了動物實驗揭示的睡眠調控環路，并通過計算文本挖掘方法整合現有人類腦深部電刺激（DBS）文獻中的睡眠調控相關證據，構建了多靶點腦刺激睡眠效應全景圖，深入分析了動物研究成果向人類轉化面臨的核心瓶頸，并提出了切實可行的轉化路徑。

睡眠障礙影響全球超 7000 萬人，在帕金森病、阿爾茨海默病、抑郁癥等疾病中尤為普遍。 動物實驗中，光遺傳學技術已能以毫秒級精度操控特定神經元，實現即時的睡眠 - 覺醒轉換 ，并可通過增強慢波振蕩改善記憶鞏固，甚至減少阿爾茨海默病模型中的病理蛋白沉積。然而，全 球已有逾 20 萬名患者植入了 DBS 電極，這些電極所在腦區與動物研究確定的睡眠環路在解剖上高度重疊，卻始終未能實現類似的精準睡眠調控 。

圖 1 人腦刺激睡眠效應全景圖，匯總多個 DBS 靶點的睡眠調控 證據 并與動物研究進行對比

為系統厘清這一矛盾， 研究團隊對超過 10,000 篇 DBS 及顱內電極相關文獻進行計算文本挖掘，將大量分散于正文中的睡眠次要結局數據加以整合，首次構建了覆蓋多個腦區靶點的人類直接腦刺激睡眠效應全景圖（圖 1 ）。 分析顯示，腦橋腳核 刺激的 跨物種保守性 較高 ，低頻刺激在嚙齒動物、非人靈長類和人類中均可一致增加 REM 睡眠時長。相比之下，其他靶點的轉化結果則普遍偏弱且高度異質：外側蒼白球在動物中通過 GABAergic 投射強效促眠，人類效果卻不穩定；后下丘腦及外側下丘腦（食欲素神經元富集區）在動物中可靠促進覺醒或調節睡眠，在人類中卻未見對應效應；前下丘腦（對應 VLPO 區域）盡管動物證據充分，至今仍缺乏人類 DBS 的直接干預數據。

圖 2 動物與人類睡眠 環路 調控 的可轉化路徑

這種落差背后存在多重原因 （圖 2 ） 。 技術層面 ， DBS 電刺激在數毫米范圍內激活功能相互拮抗的多種神經元，難以實現光遺傳學那樣的細胞類型特異性調控。 進化層面 ，人腦睡眠調控網絡遠比嚙齒動物分散，且人類特有的認知性覺醒可在相當程度上覆蓋皮層下的睡眠驅動。 代償層面 ，人腦網絡韌性更強，局部環路受擾后往往通過代償機制維持整體睡眠穩態。

針對上述困境， 綜述提出了面向未來的三類策略 ： 優先研究跨物種保守性較高的腦干和下丘腦古老環 路； 開發基于實時腦信號檢測的閉環刺激系統 ，在特定睡眠階段 開展 精準 閉環刺激 、順勢放大內源性 睡眠 節律； 以及從帕金森病、癲癇等已具備 DBS 適應癥的患者群體切入 ， 系統積累睡眠相關臨床證據。

論文第一作者為附屬北京天壇 醫院尹子霄博士 ，附屬北京天壇 醫院 功能神經外科張建國教授為通訊作者。

原文信息DOI: 10.1093/brain/awag078

制版人：十一

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