众所周知，睡眠可让动物重新焕发活力，巩固记忆。快速眼动（REM）睡眠，一个动物梦想的神秘睡眠阶段，已知在维持健康的心理和生理生活中发挥重要作用，但这种状态背后的分子机制几乎无法理解。现在，由日本RIKEN生物系统动力学研究中心（BDR）的研究人员领导的一个国际研究小组已经确定了一对基因，这些基因可以调节动物体验到的REM和非REM睡眠的数量。
 
睡眠是动物的普遍和重要行为。在诸如哺乳动物和鸟类的高等脊椎动物中，睡眠分为两个阶段，即快速眼动（REM）睡眠和非快速眼动睡眠。在REM睡眠期间，我们的大脑在清醒期间一样活跃，并且这个阶段被认为在记忆巩固中发挥作用。尽管我们对睡眠神经机制的了解逐渐发展，但调节REM睡眠的基本分子因素仍然未知。然而，现在由RIKEN BDR和东京大学的Hiroki Ueda领导的一个研究小组已经确定了两种参与REM睡眠调节的基本基因。当两种基因在小鼠模型中被敲除时，REM睡眠量急剧下降至几乎检测不到的水平。该研究由Cell Reports发表8月28日。
 
过去的几项研究表明，乙酰胆碱-首先发现的神经递质-及其受体对REM睡眠的调节非常重要。在REM睡眠和清醒期间，乙酰胆碱在哺乳动物大脑的某些部位大量释放。然而，由于潜在神经网络的复杂性，尚不清楚哪种受体或受体直接参与REM睡眠的调节。
 
在这项研究中，研究人员使用尖端的遗传工具修改小鼠基因，并对抑制会导致睡眠异常的因素进行遗传筛查。在敲除了许多编码各种乙酰胆碱受体的基因后，他们发现两种受体（称为Chrm1和Chrm3）的缺失诱发了特征性的短睡眠特征。这两种受体广泛分布于不同的大脑区域。Chrm1的敲除减少并破碎REM睡眠，而敲除Chrm3减少了非REM睡眠的长度。当这两个基因被淘汰时，小鼠几乎完全失败，经历了REM睡眠，但仍然幸存下来。
 
“令人惊讶的发现，尽管REM睡眠几乎完全丧失，老鼠仍然可行，这将使我们能够严格验证REM睡眠是否在学习和记忆等基本生物功能中起着至关重要的作用”，Yasutaka Niwa说，他是该杂志的共同第一作者。
 
这些发现强烈表明这两种受体对睡眠调节至关重要，尤其是REM睡眠，并以不同方式发挥作用。“Chrm1和Chrm3在REM睡眠中发挥关键作用的发现为研究其潜在的细胞和分子机制开辟了道路，并最终使我们能够确定REM睡眠的状态，自其原始报告以来，它一直是自相矛盾和神秘的，”上田说。