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大脑皮层范围内神经元细胞能量水平的变化取决于睡眠

假定大脑具有体内平衡机制,以防止所有细胞活动所需的细胞能量消耗。例如,血流量增加,并且在发生神经放电活动的大脑区域中积极地输​​送氧气和葡萄糖。此外,随着动物睡眠觉醒状态的变化,大脑中的脑血流量和葡萄糖摄取会随着大脑中细胞活动的变化而波动。在这些脑能量稳态机制下,假设在所有生理条件下,包括在动物的觉醒状态下,脑中的细胞能量状态都可以保持恒定。但是,这还没有经过实验证明。

为了研究活体动物大脑中的细胞能量状态是恒定还是变化,研究人员使用了荧光传感器在大脑中测量了主要细胞能量代谢物5'-三磷酸腺苷(ATP)的神经元细胞内浓度。活着的老鼠。使用光纤和广角显微镜,它们显示了取决于动物睡眠觉醒状态的皮质神经元胞质ATP水平的全皮层变化:清醒状态下ATP含量高,非快速眼动过程中ATP含量降低。睡眠,并在REM睡眠期间显着减少。另一方面,与苏醒状态相比,作为能量供应的代谢参数的脑血流量在非快速眼动睡眠期间略有增加,而在快速眼动睡眠期间显着增加。

由于处于唤醒状态的整个皮质中神经元ATP水平增加,这是细胞能量需求增加的时候,能量调节的大脑机制可能会响应于睡眠到觉醒的转变,以全皮质的方式增加神经元ATP水平。动物。同时,尽管大脑血液动力学同时增加,但快速眼动睡眠期间神经元ATP的水平却大大降低,这表明神经元中能量的负平衡,这可能是由于快速眼动睡眠特定地促进了诸如热量产生等能量消耗活动。REM睡眠期间皮质神经元中ATP水平的显着降低有望用作REM睡眠的新生物标记。最终,脑能量代谢可能无法始终满足神经元能量需求,

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