發作性睡病（Narcolepsy）是一種由大腦神經系統障礙引起的疾病，其癥狀包括嗜睡、睡眠癱瘓、睡眠幻覺和猝倒。猝倒指在清醒狀態下，患者全身肌肉突然松弛無力，進入數秒乃至數分鐘的睡眠狀態，伴隨著極高的安全隱患，尤為可怕。

近日，來自南卡羅萊納醫科大學的研究人員利用由格羅貝爾為中國授權代理美國Inscopix公司的nVoke™在體鈣成像系統，首次發現了位于杏仁核中央區域（CeA）的GABAergic神經元在小鼠猝倒過程中的異常興奮現象，相關結果發表于eLIFE雜志。 研究人員敲除了小鼠的促食素基因（圖1B，促食素免疫染色），從而得到嗜睡癥模型動物。該促食素缺失小鼠與Slc32a1-ires-Cre+/+小鼠雜交，在后代基因組中插入GCaMP6s基因，得到了GABAergic神經元可以特異性表達鈣指示熒光蛋白的嗜睡癥模型小鼠（圖1 C-G，綠色為鈣熒光，圖F為GABAergic神經元指示物VGAT染色照片，與圖E鈣熒光重合度95%），作為實驗組。促食素未敲除的轉基因小鼠（圖1A）作為對照組。 研究人員對實驗組和對照組各5只小鼠在睡眠和情緒階段進行了鈣成像和腦電肌電監測（圖2A，B），鈣成像在兩個組別中各識別出了186個和207個GABAergic神經元細胞。研究發現，不同的GABAergic細胞會在睡眠的不同階段被激活，使用Δf/f來表征細胞熒光強度的變化幅度，計算各階段細胞Δf/f的Z分數來剔除細胞數量干擾。圖2B展示了4種典型的細胞，分別為在快速動眼睡眠REMS階段激活、在非快速動眼睡眠NREMS階段激活、在活躍清醒AW階段激活和幾乎不激活。在各睡眠和清醒階段的細胞分布比例上，兩組別沒有顯示出顯著的區別。 在不受干擾的睡眠與清醒狀態結束后，小鼠被暴露于狼尿的氣味刺激下，兩組小鼠均表現出了典型的好奇與恐懼反應。對照組小鼠在該階段的Z分數有明顯提高，但統計學上不顯著（P=0.46，圖2C）。然而在嗜睡病小鼠中，經過3分鐘的氣味暴露，Z分數顯著升高（P<0.001，圖2C，圖3）；呈現激活狀態細胞的比例從31.88%提升到了60.22%，幾乎翻了一倍。研究人員將這種受刺激后Z值明顯高于未受干擾時平均Z值的AW定義為過度活躍清醒HAW，將由這種HAW引發的卒倒定義為情緒介導的卒倒EC。相反的，如果卒倒前只有普通的AW，這次卒倒則被定義為自發性卒倒SC。

在實驗中，研究人員共在實驗組小鼠中觀測到了10次SC和14次EC，而對照組一次卒倒都沒有發生，這說明促食素的存在可以明顯有效抑制GABAergic神經元過度興奮。在實驗組被記錄的186個神經元中，15個細胞被標識為SC激活，74個細胞為EC激活，兩者之間相互獨立沒有重疊，而在這74個EC激活細胞中，50%來自先前未得分的細胞，23%來自AW激活細胞。因此，在不受干擾下的睡眠/清醒活動中沉默的神經元，反而與猝倒有著密不可分的關系（圖3C，F）。 由圖4可見，在不受刺激的睡眠/清醒階段，實驗組小鼠有著明顯低于對照組的神經元活動強度，然而在經過捕食者氣味暴露后，實驗組小鼠的神經元則開始大規模高強度活躍。這在反映了GABAergic神經元參與介導卒倒的同時，也說明促食素參與的調節通路極大水平的調節杏仁核區域的神經元活動，使其能維持正常的活動水平。促食素的缺失使得杏仁核中央區域的GABAergic神經元活動處于過于不同步（未受刺激）和超同步（受刺激）的兩個極端態。這說明，針對神經元超同步現象的治療可能會對發作性睡病起到較好的效果。

關于杏仁核中存在卒倒激活神經元的現象在2002年便有報道，而直到今年，科學家才利用高效的基因編輯和先進的在體鈣成像工具nVoke™，從以前不可能想象的方式，第一次成功觀察到了GABAergic神經元在卒倒過程的實時興奮動態，甚至對每一個細胞的時間行為進行了追蹤，為后續科學家進一步探索生理病理機制提供了敲門磚，讓人不得不感嘆科技進步的強大力量，好的工具真的能讓人事半功倍！

不過，nVoke™可不止鈣成像這么簡單，看完這篇文章的你，是不是覺得GABAergic神經元過度興奮與卒倒之間的因果關系并沒有被作者證明？要不要來猜一猜這個實驗還能如何進一步完善呢？歡迎留言！

特別聲明：格羅貝爾生物科技公司（美國Global Bietech Inc）是Inscopix進入中國后于2017年首次授權的中國代理商，擁有幾十家國際國內一流科研水平的實驗室用戶服務經驗。始終如一高水平售后技術服務是您完成此項實驗的根本保障，請在購買前與我們做更深入的技術咨詢和交流！

參考文獻：

[1] Sun, Y.,Bendell, E., & Liu, M. (2019). Activity dynamics of amygdala GABAergicneurons during cataplexy of narcolepsy. eLife, 8.