本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
想象一下：王子战胜了恶龙， преодолел 了巨大的荆棘墙。他缓缓地穿过沉睡的城堡，走向公主沉睡的高塔。终于他看到了她，俯身看着她美丽的容颜...
...然后轻轻地将探针插入她的脑中，让黄光激活她的蓝斑核。瞬间，公主醒了过来。
这才叫真正的吻。
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Carter 等人。“下丘脑分泌素介导的睡眠-觉醒转换机制” PNAS，2012
（来源）
我承认，这篇文章不是关于睡美人。相反，它是关于睡眠-觉醒转换，以及它们可能如何运作。答案涉及一种新兴分子，下丘脑分泌素（又名食欲素），以及大脑中称为蓝斑核（LC）的区域。并且它涉及小鼠，它们在自己的方式上也是小小的睡美人。
我们将从下丘脑分泌素（或食欲素*）开始。下丘脑分泌素是一种从小脑丘脑释放的小肽。它是一种最近才被发现的分子（于 1998 年发表），并且由于其在药物成瘾和摄食行为中的有趣参与，以及其在睡眠中的非常明确的作用，而近来人气飙升。
您看，下丘脑分泌素通过调节我们称之为“唤醒”的状态（虽然它也与性唤起有关，但此处并非此意）来控制睡眠/觉醒周期。产生下丘脑分泌素的神经元在您睡觉时是静止的，但在清醒之前，这些神经元的爆发性放电和下丘脑分泌素的释放会立即发生。下丘脑分泌素是睡眠/觉醒转换的强大调节剂，以至于下丘脑分泌素的缺失会导致非常明显的发作性睡病。
（我承认每次有机会都会使用这个视频）
因此我们知道下丘脑分泌素控制着睡眠到觉醒的转换，但问题是……通过什么机制？下丘脑中的下丘脑分泌素神经元放电……然后呢？它们去了哪里？它们做了什么？产生下丘脑分泌素的神经元投射到大脑各处，哪些结构最重要？
这个研究小组，最早研究下丘脑分泌素的团队之一，一直在努力寻找答案。他们选择专注于蓝斑核，这是一个位于大脑底部深处的结构，产生神经递质去甲肾上腺素。已知蓝斑核参与唤醒，因此也参与清醒状态。而且我们已经知道，如果你将下丘脑分泌素注射到蓝斑核中，你可以使蓝斑核的神经元放电。
因此，这表明下丘脑分泌素可能通过蓝斑核影响睡眠，但这并不能证明这是其机制。为了证明这一点，必须证明蓝斑核中的下丘脑分泌素对于诱导清醒状态既是必要的又是充分的。为了证明这一点，本研究的作者转向了神经科学技术中最受欢迎的孩子：光遗传学。
光遗传学并不像这个词听起来那么复杂。基本上，它使用通道视紫红质，这是一种可以通过光激活的膜通道。当它被激活时，离子流入，膜去极化，细胞放电。科学家可以获取这种通道的遗传密码，并将其放入他们想要表达它的物种的基因组中，例如，小鼠。他们可以将该通道置于另一个基因的控制之下，因此该通道仅在基因表达时才表达。在本例中，这意味着该通道仅在产生去甲肾上腺素的神经元（在蓝斑核中）或仅在产生下丘脑分泌素的神经元（在下丘脑中）中表达。然后，当你将光照射到大脑的那个区域时，通道将被激活，那些神经元，并且只有那些神经元，会放电。
因此，本研究的作者首先检查以确保刺激下丘脑中的下丘脑分泌素神经元会在蓝斑核中产生活动。结果确实如此。然后他们必须弄清楚这种活动对于产生睡眠到觉醒的转换是否既是必要的又是充分的。为此，他们必须等到动物睡着（我必须想象这很令人沮丧），然后在同时抑制蓝斑核中的神经元的同时，刺激下丘脑分泌素神经元。
您可以在此处看到使用的刺激模式和位置。看看图中底部从左侧数第二组条形图。您可以看到，当您进行双侧刺激（在大脑两侧，记住大脑中的一切都是成对的，每侧一个核），并且您刺激下丘脑分泌素（应该唤醒动物），但抑制蓝斑核……动物睡得更久，它们从睡眠到觉醒的潜伏期增加。这表明蓝斑核对于下丘脑分泌素产生清醒状态是必要的。
但是它是否充分呢？如果下丘脑分泌素/蓝斑核活动足以唤醒动物，那么如果你单独阻断下丘脑分泌素向蓝斑核的信号传导，动物应该不会醒来。
结果奏效了。您可以在此处看到，使用药物阻断蓝斑核中的下丘脑分泌素信号传导阻止了动物醒来（将从左侧数第二组条形图与最右侧的一组条形图进行比较）。
最后，您可以在此处看到，随着蓝斑核刺激的增加，动物醒来的概率急剧增加。下丘脑分泌素刺激蓝斑核，增加这种刺激会大大增加唤醒动物的可能性。
整套研究（我只展示了一部分）清楚地表明，下丘脑分泌素通过刺激蓝斑核中的神经元来介导睡眠到觉醒的转换。下次你醒来时，感谢你的下丘脑分泌素……以及你的蓝斑核。
Carter ME, Brill J, Bonnavion P, Huguenard JR, Huerta R, & de Lecea L (2012)。下丘脑分泌素介导的睡眠-觉醒转换机制。《美国国家科学院院刊》，109 (39) PMID: 22955882
*这是一个经典的案例，两个研究小组同时识别出一种分子并给它起了不同的名字。我倾向于认为，虽然下丘脑分泌素（意思是“来自下丘脑”和“类似促胰液素”）是更准确的术语，但食欲素（来自希腊语中的“食欲”）将胜出……因为它更容易说，听起来更酷。可悲，但却是事实。无论如何，这个小组使用了“下丘脑分泌素”，我也是这样用的）