复旦大学张嘉漪/颜标发现动眼神经核同一群神经元如何用平行环路分开管睡眠和运动

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Nat Communi：睡梦中的“眼动”不简单，复旦大学张嘉漪/颜标发现动眼神经核同一群神经元如何用平行环路分开管睡眠和运动
; P  f" w9 w- Q5 v4 M1.        快速眼动睡眠（REMs）
3 n& K5 g8 _6 [6 R2.        动眼神经核( v1 T8 d0 z' L
3.        nIIIChAT神经元& V7 H1 f4 V, l
来源：iNature 2026-07-02 13:375 J* L# p$ Q" s8 y( ]+ B& G8 V
本研究结果证实nIIIChAT神经元存在功能异质性，并揭示nIII可通过两类不同胆碱能神经元亚群，分别调控运动功能与REMs，发挥双重生理作用。
% K# s! l" A2 r9 j; L* J$ U睡眠状态下机体大部分运动输出受到抑制，但快速眼动睡眠（REMs）会出现短暂肌肉抽动，其中包含眼球运动（EMs），这提示部分运动功能被选择性保留。两种截然相反的特征如何协同调控，目前尚不明确。' P8 a- ]8 j% c
2026年6月24日，复旦大学张嘉漪、颜标共同通讯在Nature Communications（IF=18.1）在线发表题为Parallel cholinergic circuit in oculomotor nucleus to control eye movements and REM sleep的研究论文。本研究证实小鼠动眼神经核胆碱能神经元（nIIIChAT）具备双重功能调控体系，分别负责快速眼动睡眠终止与眼球运动执行。
& [$ N  N5 e: q) q& g本研究鉴定出一类投射至腹外侧中脑导水管周围灰质的nIIIChAT亚群：该类神经元活性与眼球运动（EMs）无关联，但会在快速眼动睡眠结束前逐步增强。光遗传激活该亚群可终止快速眼动睡眠，且不影响眼球运动；而投射至眼外肌的nIIIChAT神经元可稳定诱发眼球运动，却不会改变睡眠 - 觉醒周期。
; |& ?% D! `5 fnIIIChAT神经元的运动调控与睡眠调控功能，由上游蝶形核中表达Vglut2、Vgat的两类遗传分型神经元协同调控。# D: j; d& T$ A1 ^% o! Z- e
综上，本研究揭示了介导快速眼动睡眠终止的局部神经环路；动眼神经核的运动相关功能可使哺乳动物运动能力预先上调，为后续转入清醒状态做准备。
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( u# }- Q& m( |5 z. |快速眼动睡眠（REMs）是睡眠的一种“活跃”阶段，其特征为明显的眼球运动（EMs）。在REMs期间，躯体运动神经元受到抑制，全身肌肉松弛，但眼外肌（EOMs）除外。3 k! ^0 c. ]' q1 b9 @2 _
动眼神经核（nIII）作为中脑内一大群胆碱能神经元集中区域，现有研究认为其可调控眼球运动，该调控作用不仅存在于清醒状态下，同样发生于REMs阶段，不过相关研究仍存在部分争议。在清醒动物体内，自发性EMs包含自主性与非自主性扫视运动，这类运动可带动眼球并使其固定于视觉目标，从而实现视觉信息获取。
* r1 E( u7 q3 S0 t& K) ^8 V' l多种类型的EMs由nIII、滑车神经核及展神经核协同调控。具体而言，眼球外展与内收运动分别由展神经核和nIII内的运动神经元介导；而眼球扭转运动则由滑车神经核支配上斜肌完成调控。) F# t2 V+ `1 B9 ^5 l8 s% u
针对睡眠状态下的EMs，Herrera等人证实nIII激活是REMs期间EMs产生的必要条件，为阐明该视觉运动系统在睡眠中的活动规律提供了新的实验依据。近期一项研究在动眼神经核周区（pIII）与爱丁格-韦斯特法尔核（EWcp）内发现了睡眠激活型神经元，两处核团均紧邻nIII。( Y8 Q% f3 s5 {1 A, O1 S8 _, D
研究证实，激活pIII区域的Calca神经元或激活EWcp内的生长激素促分泌素受体（GHSR）信号通路均可促进NREMs。与此同时，nIII与中脑网状结构存在大量传入纤维连接，而中脑网状结构是调控REMs的核心脑区。  I8 F# w- M. |: X8 E3 `
随着快速眼动睡眠剥夺时长增加，nIII内胆碱能神经元的活性逐步升高，证据为nIIIChAT神经元内c-Fos表达水平显著上调。上述结果提示nIIIChAT神经元可能在警觉状态与EMs双重调控中发挥关键作用。但nIIIChAT神经元在睡眠调控中的确切功能仍有待进一步研究。' o/ b& Y) c$ Q3 C. D) o
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投射至nIIIChAT的NP神经元表达互不重叠的标志物基因（图源自nature communications）
9 }5 y3 `* D# ~, j& z& \" M本研究首先观察到，小鼠经睡眠剥夺后进入恢复睡眠阶段时，nIIIChAT神经元的c-Fos表达水平升高。借助光纤光度记录与电生理检测技术，研究在nIII中鉴定出一类胆碱能神经元，这类神经元在反复发生快速眼动睡眠-清醒转换（R-W）时出现激活。钙成像结果显示，该类神经元与眼球运动神经元功能存在显著差异，且相互之间形成密集互联网络。' N; a8 k2 J+ e& _* e1 o
病毒示踪实验证实，这类新发现的nIIIChAT神经元与支配眼外肌（EOM）的nIIIChAT神经元投射通路完全不同，其投射靶区为腹外侧导水管周围灰质（vlPAG）。随后我们通过选择性抑制与激活该类nIIIChAT神经元，探究其在睡眠调控中的作用。
/ g; E  B, d5 O( Z最后，结合光遗传辅助电生理记录与逆行标记技术，研究发现上游蝶状核（NP）是该通路的启动中枢。NPVglut2-nIII-EOMs通路负责调控REMs期间的眼球运动；而NPVgat-nIII-vlPAG环路则介导REMs状态切换。: y* [' J# T& n) m% S( l. o
综上，本研究结果证实nIIIChAT神经元存在功能异质性，并揭示nIII可通过两类不同胆碱能神经元亚群，分别调控运动功能与REMs，发挥双重生理作用。9 N" [0 g& M. z. X
参考消息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-74768-53 v" Q( ~/ [. k8 q1 X
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