除了食物、水和空氣之外，睡眠也是生物體的基本生命需求。睡眠這一行為的發生，與食物的消耗一樣，卻與呼吸空氣不同，因為實現這種生理需求需要生物個體進行有意識的行為才能發生。

很多時候，睡眠的行為是受到遺傳和個體內在驅動的（例如，選擇睡眠的時間不同，入睡的姿勢和時間長短不同等等），因此睡眠行為的實際發生情況在個體間存在著很大差異。但無論是遺傳因素還是個體內在驅動力，都與群體和社會性有著緊密關聯，因為睡眠是與社會性有著互相驅動的關係的：睡眠行為受環境的支配，也反過來影響著生物的社會行為。

5月26日，由Wen-Jie Biani及其團隊共同發表與《Nature Neuroscience》上的“Adolescent sleep shapes social novelty preference in mice”，通過對青春期小鼠的睡眠進行擾亂，來研究睡眠損害與青春期小鼠在社會性中的表現差異。其研究結果對於人類的部分社交性障礙或精神類疾病或許有啟示作用。

腹側被蓋區（VTA）是位於中腦底部中線附近的一組神經元，是中皮質邊緣多巴胺系統和其他多巴胺通路的多巴胺能細胞體的起源。VTA 在許多過程中發揮著重要作用，包括社會性認知，和一些精神疾病，並且與大腦對藥物和自然獎賞機制的通路密切相關。對於社會性動物來說，社會互動也是一種獎勵機制，所以VTA也在社會活動中起著高度參與和調控的作用。

研究員監測和記錄了小鼠們在受到睡眠干擾後，進行社交活動時腦內VTA多巴胺能神經元的電活動反應，同時觀察和記錄它們的多巴胺釋放水平。其中，中腦的腹側被蓋區（ventral tegmental area，VTA）的多巴胺能神經元變化，在此研究中被作為重要的神經學測量指標。

社交偏好和新社交偏好表現最多的時間視窗主要發生在小鼠的青春期（出生後第34-46天，P34–P46)。大腦中的神經迴路和突觸連線在此期間進行了巨大的重塑和細化，而這對成年後的大腦功能很重要，並且會持續受到社會經驗或環境刺激的顯著影響。因此研究員們認為，在青春期發育期內的睡眠情況在塑造這兩種社會偏好方面發揮著作用。

研究員在小鼠青春期的早期階段執行睡眠中斷 (Sleep Disturbance, SD)，在P35– P42之間連續進行5天，每天 4 小時。睡眠中斷（SD）的行為是通過一個程式化的裝置實現的，該裝置以隨機的間隔時間（每 0.2 – 0.8 分鐘）自動生成隨機數量的推動（2 – 8）給到小鼠所在的腔室底部，以保持動物清醒（如圖1）。同時，腦電圖 (EEG) 和肌電圖 (EMG) 記錄驗證了在該情形下，小鼠已經失去了非快速眼動 (NREM) 和快速眼動 (REM) 睡眠。這種操作不會永久性的改變小鼠的睡眠結構，因為在最後一天睡眠中斷後的24 小時，小鼠的睡眠模式已經恢復到了正常水平。

圖1. 在出生後第 35 天 (P35) 小鼠青春期時，進行睡眠擾亂，並通過光纖記錄技術，和多巴胺熒光探針對大腦神經學變化進行監測和記錄。並在出生後第56天（P56），實驗員將測試小鼠置於具有三個腔室的裝置中，讓被測試小鼠進行 10 分鐘的試驗，以自由探索三個腔室，並與一個腔室的網杯中從未見過的同種（陌生鼠S1）和一個空的網杯（Empty，E），作為新社交物件。以及熟悉S1小鼠後，引進另一位新的小鼠S2，以對比其對熟悉的社交物件和新的社交物件的不同反應。

實驗結果顯示，對照組（正常睡眠的）小鼠最初遇見陌生同伴的時候，無論是VTA的神經元響應，還是多巴胺釋放水平，都有著非常大的反應；隨著熟悉程度增加，神經反應逐漸降低；而出現新的社交活動——新的陌生小鼠時，又會出現大幅反應。

但在青少年期缺乏良好睡眠的小鼠中，這種神經反應模式消失了，無論VTA神經元還是多巴胺釋放程度，都不再對新的陌生小鼠產生響應。不僅如此，這些小鼠的大腦中，從VTA到多巴胺釋放的投射被異常加強了，揭示青少年期睡眠干擾有可能影響了發育過程中多巴胺能神經元的佈線和精確化過程，導致其成年後的多巴胺系統無法對新出現的社會性刺激做出及時有效的響應。

睡眠障礙經常發生在自閉症等神經發育障礙中，但睡眠在發育中的作用在很大程度上未被探索，發育性睡眠缺陷與成年期行為後果之間的因果關係仍然難以捉摸。

這項研究表明，在小鼠青春期的睡眠中斷 (SD) 會導致社會新奇偏好的長期損害，但成年期的睡眠中斷（SD）卻沒有造成這一後果。此外，青少年SD會改變腹側被蓋區 (VTA) 中多巴胺能神經元的啟用和釋放模式，並改變其響應社會新奇事物的反應。這種發育性睡眠功能是由青春期平衡的VTA活動介導的，所以在青春期改善睡眠或糾正 VTA 活動可改善成年後的社交缺陷。總之，該研究的結果確定了睡眠和多巴胺能活動在社互動動行為發展中的關鍵作用。

睡眠佔據了我們生命時間的三分之一，但它的功能仍有很多值得探索。很多患有神經發育障礙（如自閉症譜系障礙 (ASD) 和精神分裂症）的年輕患者都存在睡眠問題，包括入睡延遲、睡眠持續時間縮短和睡眠碎片化，並且這些疾病的共同症狀都與社互動動缺陷有關。

然而，睡眠中斷和社會缺陷之間的複雜關係以及潛在的機制仍需進一步探索，因為這對於進一步瞭解病因和開發潛在的治療手段很重要。在這裡使用的三室社互動動測試，讓我們瞭解到青春期是睡眠塑造社會新奇偏好的關鍵時期，此研究的結果證明了青少年睡眠在社會新奇偏好的形成和社會行為的發展塑造中的關鍵作用。

Reference: 

Bian, WJ., Brewer, C.L., Kauer, J.A. et al. Adolescent sleep shapes social novelty preference in mice. Nat Neurosci (2022). https://doi.org/10.1038/s41593-022-01076-8

來自： 生物谷