情感障碍的病理生理学，特别是双向、周期性情感状态转换背后的回路机制，仍然知之甚少。在患者中，睡眠和昼夜节律的中断会引发躁狂发作的转变，而抑郁状态则会逆转。


美国西北大学Yevgenia Kozorovitskiy团队（武名政为该论文的第一作者）在Neuron 在线发表题为“Dopamine pathways mediating affective state transitions after sleep loss”的研究论文，该研究发现多巴胺通路能够介导睡眠缺失后的情感状态转变。该研究引入了一个混合自动睡眠剥夺平台来诱导小鼠情感状态的转变。急性睡眠不足会导致混合行为状态，表现为多动、社交和性行为增加，以及抑郁样行为减少，这些转变取决于多巴胺(DA)。


利用DA传感器光度法和投影定向化学遗传学，该研究揭示了特定大脑区域DA释放的升高介导了情感状态转变中不同的行为变化。急性睡眠缺失诱导DA依赖性的树突棘密度增强和揭膜诱导的内侧前额叶皮层树突棘发生，而光介导的增强可塑性的破坏逆转了睡眠剥夺对习得性无助的抗抑郁作用。这些发现表明，全脑多巴胺能通路控制睡眠不足引起的多模态情感状态转换。

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情感性障碍以显著的情绪障碍为特征，是一种普遍和反复出现的精神障碍，会降低生活质量，增加死亡率。主要的情感障碍状态是抑郁，表现为悲伤和对活动失去兴趣，以及躁狂，表现为情绪升高和过度活动，损害认知功能。情感状态之间的转换是偶然发生的。环境、行为和药理学干扰可引起健康受试者和情绪障碍患者的情感状态转变。情感发作性变化的神经机制可能因遗传、细胞和神经回路水平的病理改变而加剧，导致情感障碍中持续的精神情绪发作。然而，引发情感状态转变的机制仍然知之甚少。阐明情感状态生理变化背后的神经调节通路对于理解情感障碍发病机制和开发新的治疗方法具有重要意义。


睡眠和昼夜节律的改变是情感性障碍的共同特征。此外，在动物模型中，睡眠和昼夜节律的操纵经常会导致情感状态的变化昼夜节律和睡眠的中断可以重现躁狂症的一系列行为特征，引发双相情感障碍患者的躁狂发作。睡眠剥夺(SD)和时间生物学治疗可以逆转抑郁发作，这表明睡眠不足会导致情感状态的全局转换。SD诱导的情感状态变化已在多个物种中得到证实。因此，SD是一种经验驱动的实验范式，可以帮助识别情感状态转变中潜在的神经调节机制，而不依赖于广泛改变神经回路功能的全局遗传扰动或药物治疗。

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机理模式图（图源自Neuron ）


多巴胺能系统的变化与情感障碍和睡眠调节有着广泛的联系。多巴胺能神经元活动和释放的动态调节睡眠阶段。昼夜节律调节基因的操作改变了分布式脑回路中的多巴胺能活动，产生抑郁、躁狂或混合行为状态。在这里，作者描述了一个框架，其中多巴胺能通路介导由小鼠急性睡眠缺失引起的生理情感状态转变，而没有与人类双相情感障碍相关的遗传或药理学扰动。通过行为、基因靶向和特定于投影的化学遗传学操作，剖析了多巴胺(DA)神经元不同亚群在状态转换中的功能，其特征是跨几个行为域的活动升高和抑郁样行为减少。视觉介导的与情感状态转换相关的增强可塑性的分解揭示了一种依赖DA的可塑性机制，该机制维持了急性睡眠缺失的抗抑郁作用。

原文链接：

https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00758-4


来源 | iNature（公众号）