复旦大学基础医学院睡眠实验室介绍

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复旦大学基础医学院睡眠实验室介绍

人生的1／3在睡眠中度过。对生命而言，睡眠和水、空气、食物一样重要。随着工业化进程加快、工作压力及社会竞争加剧、夜生活及不良生活习惯和人口老龄化等原因，全球约1／3的人有睡眠问题，5%的人依靠药物维持着低质量的睡眠，由于睡眠与失眠机制未明，临床治疗缺乏有效对策。睡眠障碍已成为严重的社会和医学问题。

二十多年前，由于受到科学评价动物睡眠行为方法学的限制，睡眠科学的发展相对滞后。近年来，随着传感技术、计算机和信息学、生物物理等相关学科的快速发展，睡眠领域采用自动记录及解析脑电波及肌电波方法，客观判断实验动物睡眠／觉醒的质与量。2005年，黄志力教授在复旦大学医学院建立了高度自动化大、小鼠睡眠记录及分析平台。该平台具有恒温（24±0.5）℃、恒湿（60±2）%、隔音、静电屏蔽和光控等功能。通过植于动物颅骨-脑表面和颈项肌的电极，将大脑细胞群自发性、节律性电活动和颈部肌肉的电活动，经过滤、放大后，通过计算机软件SleepSign将其转化为肉眼可见的波形，并同步记录下来。记录结束后或在线，利用该分析软件自动进行睡眠时相的判定，结合对睡眠波频率和强度的分析，获得睡眠-觉醒时间、各脑波出现次数、持续时间和能量强度等数据，科学地判断睡眠的质与量。该系统具有实时、安全、高效、稳定、自动给药、自动记录与分析等特点，可在不打扰动物的情况下，进行脑室或神经核团给药。目前，睡眠实验室可同时记录自由运动大鼠40只和小鼠66只的脑电和肌电。该系统运行稳定、规模大、实验操作严格按标准化操作规程，是用于镇静催眠药临床前药效学评价和睡眠基础研究的关键性平台。

除高度自动化睡眠记录与解析平台外，黄志力教授课题组还拥有以下设备和技术：1）分子生物学技术平台，引进10余种转基因或基因剔除动物，包括A2AR-cre，D1R-cre，PV-cre，HDC-cre，vGAT-cre，VIP-cre，AVP -cre，ChAT-cre等cre小鼠；A2AR KO，A1R KO，D2R KO动物等基因剔除小鼠；2）光遗传工学或药物遗传学方法控制神经元活性法；3）细胞电生理膜片钳；4）免疫组化及体外杂交技术、组织成像系统；5）微透析检测脑内神经递质及睡眠觉醒行为同步记录技术；6）微碳纤电极毫秒级水平定量脑内神经递质释放与睡眠觉醒行为同步记录技术；7）自由运动动物神经核团在体微注射及睡眠觉醒行为同步记录技术；8）神经元Spike在体记录技术；9）玻璃微电极配用picoinjector的神经核团纳升级微注射技术；10）抑郁症行为评价平台：Open field，强迫游泳、悬尾、高架、糖水嗜好、脑电快动眼睡眠波检测、脑内单胺神经递质和代谢物细胞外水平测定等；11）疼痛性失眠动物模型和药效评价；12）抗癫痫药物临床前药效行为学与脑电评价；13）条件性位置偏爱、深部脑刺激等药物成瘾相关设备和技术等；14）睡眠对学习记忆的影响评价平台：条件性恐惧、穿梭箱和自发行为操作等。

研究兴趣：睡眠与失眠机制、失眠动物模型和镇静催眠药新药开发。主要研究内容：1）利用光遗传学方法及药物遗传 “被特定配体活化的受体”（designer receptors exclusively activated by a designer drug，DREADD）技术，人为调控神经元活性，探索睡眠启动与维持的神经环路和神经递质机制；2）生物节律调控睡眠行为的分子机制；3）建立失眠动物模型，探索失眠机制；4）基础研究和临床失眠症研究结果对比分析，揭示人顽固性失眠的机制；5）针对失眠治疗新靶点，设计化合物，进行临床前药效学筛选和评价。

自实验室成立以来，睡眠课题组承担了国家 “新药创制重大专项”，国家基础研究重大项目973，国家自然科学基金 （杰青、创新群体、重点 （国际）合作和面上项目等），上海市科委重点、重点科技攻关及优秀学科带头人等国家及上海市纵向科研项目多项。

在基础研究方面，我们首次报道了组胺H1受体控制睡眠向觉醒的时相转换；发现五种内源性物质和药物能调控组胺能神经元活性，调节睡眠或觉醒行为；纠正睡眠界关于咖啡因促觉醒由腺苷A1受体介导的观点，确立A2A是关键受体。研究论文发表在Nat Neurosci、PNAS、J Neurosci等国际杂志，累计IF超过310。研究结果发表后，应邀在Trends Neurosci，CurrOpinNeurobiol，CurrOpinPharmacol和Prog-Neurobiol等国际有影响力杂志上发表综述文章，介绍课题组研究进展。利用睡眠觉醒记录和解析平台，筛选数百个候选药物，发现数个天然物中提取的单品有生理性睡眠诱发作用。

睡眠医学涉及神经科学、生物物理学、心理学、生理学、药理学、临床睡眠医学、航天医学、预防医学、IT等众多领域。在我国，睡眠疾病控制在疾病防治中的重要作用尚未获得充分重视。课题组正与复旦大学附属中山医院和华山医院等临床单位合作，针对临床问题开展基础研究，探索失眠等睡眠障碍的机制。期待研究结果能为揭示睡眠之谜提供重要科学证据，通过睡眠神经环路功能重塑和新药开发，为治疗失眠症提供新策略，为人类睡眠健康尽力。

健康睡眠，幸福之源！

（复旦大学医学院药理学系

汪慧菁、徐昕红 供稿）