大脑里有“闹钟”？…发现睡眠中对声音反应的原理

Published 20 Feb.2023 08:30(KST)

KAIST-KIST联合研究结果

包括人在内的动物在睡眠时，大多数感觉神经都会被阻断。但它们仍会对周围的声音作出反应，以应对紧急情况。这究竟是如何实现的？韩国研究团队揭示了其中原理，并确认即使大脑处于深度睡眠状态，只要有声音响起，就会将其唤醒的“闹钟”式神经回路确实存在。

韩国科学技术院（KAIST）20日表示，生命科学系教授 Kim Daesu 研究团队与韩国科学技术研究院（KIST）博士 Kim Jeongjin 团队通过共同研究，阐明了动物在睡眠期间仍能对声音作出反应并被唤醒的原理。

睡眠是整理大脑活动、维持健康的极其重要的生理过程。由于在睡眠过程中感觉神经的作用被阻断，感知周围危险的能力会下降。然而，许多动物即便在睡着时也能感知并应对捕食者的接近。科学家们认为，动物通过在深睡与浅睡之间交替，以此来防备随时可能出现的危险。

研究团队发现，即使在深度睡眠期间，动物体内仍存在对声音作出反应的神经回路。清醒时，由听觉丘脑核（Medial geniculate thalamus）对声音作出反应；但在深睡，即非快速眼动睡眠（Non-REM）期间，则由背内侧丘脑核（Mediodorsal thalamus）对声音作出反应，从而唤醒大脑。

研究结果显示，当小鼠进入深度睡眠时，听觉丘脑核的神经也处于睡眠状态，但背内侧丘脑核的神经仍保持清醒，在播放声音时会立即作出反应。此外，当抑制背内侧丘脑核时，即使播放声音，小鼠也无法从睡眠中醒来；而当刺激背内侧丘脑核时，即使没有声音，小鼠也会在数秒内从睡眠中醒来。

这是首个证明睡眠状态与清醒状态可通过不同神经回路传递听觉信号的研究。相关成果已于本月7日发表于国际学术期刊《Current Biology》，并受到国际学术期刊《Nature》的关注。