维也纳医科大学大脑研究中心的一个研究小组已经确定了大脑中一个特定的细胞群,它负责由精神兴奋剂引起的睡眠-觉醒节律的变化。下丘脑的分子定义细胞群构成了调节大脑昼夜节律的控制点,并通过其活动控制精神兴奋剂的作用。通过这种神经机制,精神兴奋剂可以提高警觉性和活动性,即使在昼夜休息和睡眠期间也是如此。
昼夜节律是动物在大约 24 小时内同步其生理过程的能力。这包括作为中央调节元素的睡眠-觉醒节律。控制这种大脑功能的中心位于下丘脑。睡眠-觉醒周期不规律的人,无论是由于夜间活动还是时差反应,经常使用精神兴奋剂来补偿昼夜节律变化并纠正他们的睡眠节律。
由维也纳医科大学脑研究中心分子神经科学系的 Tibor Harkany 和 Roman Romanov 领导的研究小组现在已经能够在下丘脑中识别出一个分子定义的细胞群 (Th+/Dat1+)用于由精神兴奋剂引发的活动模式的昼夜变化。众所周知,一些日常节律长期紊乱的人(例如飞行员)会使用精神兴奋剂安非他明,以便即使在生物预定的休息期间也能保持清醒和活跃。
现在发表在Nature Communications上的 Tibor Harkany 和 Roman Romanov 团队的新研究在小鼠模型中测试并表征了这种效应。
为此,化学遗传学、光遗传学和行为学方法被用来识别下丘脑中直接对兴奋剂有反应的细胞群。研究小组进一步揭示了嵌入这些细胞的功能电路。他们能够识别出侧隔,这是调节自主神经过程并参与控制运动的大脑区域,是参与苯丙胺诱导的调节过程的另一个重要大脑区域。
“我们可以定义大脑的一个新区域,即侧隔,它通过多巴胺受体的活动参与昼夜节律,精神兴奋剂可以在其中发挥刺激作用。如果那里的受体受到抑制或刺激,它会直接影响活动有机体,”罗曼·罗曼诺夫解释说
“我们关于昼夜节律调节模式的新发现为精神兴奋剂的功能效应的新研究提供了起点,”Tibor Harkany 补充道,“通过识别侧隔中的受体,我们开辟了一种新的可能性开发新的治疗方法来治疗与多动症或昼夜活动模式变化相关的疾病。”