大脑让你生病时想睡觉的机制

睡眠是一种对健康和生存至关重要的保守行为，与免疫系统存在双向作用：睡眠不足会导致免疫失调，而免疫激活（如感染）会使动物睡眠增加，以促进恢复。然而，免疫系统调控睡眠的具体神经机制尚不明确。本研究旨在揭示 sickness 诱导睡眠（即生病时睡眠增多）背后的神经环路。

研究人员首先利用活性依赖的基因标记技术（TRAP2），标记了被脂多糖（LPS，模拟细菌感染）激活的孤束核（NST）神经元（称为 NSTLPS-TRAP 神经元）。化学遗传学激活这些神经元后，小鼠的非快速眼动（NREM）睡眠显著增加，觉醒和快速眼动（REM）睡眠减少；而抑制这些神经元则会削弱 LPS 诱导的睡眠增多。进一步研究发现，这些 NST 神经元多数为谷氨酸能神经元，且约 56.7% 表达 Adcyap1（一种神经肽基因），激活 Adcyap1 阳性 NST 神经元也能产生类似的促睡眠效果。

为寻找 NST 神经元促进睡眠的下游通路，研究人员追踪其轴突投射，发现 NST 神经元广泛投射至多个脑区，其中臂旁核（PB）是关键靶点。光遗传学激活 NST 到 PB 的投射 terminals 后，小鼠 NREM 睡眠显著增加；同样，标记并激活 LPS 激活的 PB 神经元（PBLPS-TRAP 神经元）也能促进 NREM 睡眠。

接着，研究人员通过光纤光度法结合基因编码的生物传感器（GRAB），检测了三种促觉醒神经调质（去甲肾上腺素 NE、多巴胺 DA、乙酰胆碱 ACh）的释放情况。结果显示，LPS 注射会选择性显著减少蓝斑核（LC）神经元诱发的 NE 释放，而对 DA 和 ACh 无显著影响。进一步实验发现，化学遗传学激活 NST 或 PB 的 sickness 神经元，也会像 LPS 一样减少 LC 神经元的 NE 释放。

综上，本研究揭示：sickness 诱导的 NREM 睡眠部分由一条脑干环路介导——即 LPS 激活的 NST 神经元投射至 PB，通过抑制 LC 的 NE 信号释放，从而促进睡眠。这一发现为理解免疫系统如何调控睡眠提供了新的神经机制解释。