睡眠是我們生活中極其重要的一部分,，但其背后的調(diào)控機(jī)制仍然十分神秘。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的固有免疫細(xì)胞，占整個(gè)腦細(xì)胞的10-15%,。它們?cè)谏窠?jīng)發(fā)生、突觸修剪,、損傷修復(fù)以及學(xué)習(xí)和記憶等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,，然而在自然睡眠中的角色一直不清楚,。小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)大腦微環(huán)境十分敏感，傳統(tǒng)的有創(chuàng)開顱術(shù)引發(fā)的炎癥反應(yīng)會(huì)改變細(xì)胞的生理形態(tài),，這在一定程度上限制了對(duì)自然睡眠中小膠質(zhì)細(xì)胞的功能研究,。

為了研究和解決這些問題，近日,，北京大學(xué)程和平和東南大學(xué)顧小春合作團(tuán)隊(duì)于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊eLife在線發(fā)表題為“Imaging Microglia Surveillance during Sleep-wake Cycles in Freely Behaving Mice”的研究論文,，報(bào)道了小膠質(zhì)細(xì)胞在自然睡眠中的重要作用，為我們揭示了睡眠之謎的一角,。東南大學(xué)副教授顧小春與中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所博士生趙重為文章的第一作者,，顧小春與程和平院士為文章的共同通訊作者。

該團(tuán)隊(duì)采用無創(chuàng)的顱窗埋植方式,，使用微型化雙光子顯微成像技術(shù)成功獲取了自由行為小鼠連續(xù)10小時(shí)的小膠質(zhì)細(xì)胞動(dòng)態(tài)聯(lián)系圖像，并結(jié)合腦電/肌電記錄和行為視頻（圖1）,，研究了自然睡眠-覺醒周期中小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)動(dòng)力學(xué)及其調(diào)節(jié)機(jī)制,。微型化雙光子顯微鏡的微小體積，使得佩戴在動(dòng)物頭上并不影響其睡眠狀態(tài),；雙光子成像的低光漂白特性,，使得整個(gè)成像過程可以貫穿小鼠一整個(gè)睡眠周期而不影響熒光質(zhì)量，讓我們可以一窺睡眠周期下的小膠質(zhì)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)變化過程,。研究發(fā)現(xiàn),，小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)在清醒、非快速眼動(dòng)（non-rapid eye movement, NREM）睡眠和快速眼動(dòng)（rapid eye movement, REM）睡眠中有各自典型的動(dòng)力學(xué)特征（圖2）,，而3小時(shí)的睡眠剝奪可以顯著改變小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)特征,。

圖1. 頭戴微型化雙光子探頭和腦肌電設(shè)備的自由行為小鼠

圖2. 不同大腦狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)學(xué)差異

Gu, X., Zhao, Z., Chen, X., Zhang, L., Fang, H., Zhao, T., ... & Cheng, H. (2023). Imaging Microglia Surveillance during Sleep-wake Cycles in Freely Behaving Mice. bioRxiv, 2023-02.