呼吸暂停现象突显了小鼠睡眠结构的特征

《Nature Communications》：Respiratory pauses highlight sleep architecture in mice

　　

摘要

大脑活动与呼吸频率相互影响，但目前尚不清楚细微的呼吸特征在大脑不同状态之间以及同一状态内部如何变化，也不清楚这些特征如何与睡眠的微观结构及其相关的网络动态相协调。通过同时记录自由活动小鼠的鼻压和海马体局部场电位，我们发现清醒状态、快速眼动（REM）睡眠和非快速眼动（NREM）睡眠具有独特的呼吸特征，其中吸气后的暂停尤为明显。在NREM睡眠期间，这些暂停的出现与次慢速去甲肾上腺素波动同步，不仅划分了传统上通过微觉醒动作定义的NREM睡眠阶段，还划分了持续时间较短（约30秒）的海马体σ波段功率增强的阶段。在这些阶段内，呼吸特征的变化能够预测σ波段峰值功率的即时波动，即使在缺氧条件下（此时次慢速振荡会加速）。总体而言，我们的研究结果表明，呼吸特征能够反映睡眠的宏观和微观结构，为通过呼吸来理解大脑状态和网络计算提供了新的视角。