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《中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)》 2020年
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睡眠与本能恐惧行为的选择性输出及神经机制研究

赵炳皓  
【摘要】:本能行为之间的行为选择对动物的生存至关重要,动物根据外界环境变化及自身内在状态不同,在不同状态下做出不同的行为输出,从而更好的适应环境、增加个体生存几率并有利于物种繁衍。但是这种行为选择背后的神经机制尚不清楚。本研究以小鼠作为模式动物,结合了睡眠剥夺与视觉刺激诱发的本能逃跑反应范式,进而研究了睡眠剥夺如何影响睡眠和本能逃跑行为的优先级及其神经机制。我们发现在睡眠剥夺后,小鼠表现出更加剧烈的本能逃跑行为,这暗示了在睡眠剥夺的情况下,本能逃跑行为的优先级要高于睡眠需求。紧接着我们探究了下丘脑-垂体-肾上腺轴(hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA 轴)在睡眠剥夺影响本能恐惧中的调控作用。我们发现剥除肾上腺的小鼠与假手术小鼠相比,表现出更加剧烈的逃跑行为。这提示我们在睡眠剥夺情况下,HPA轴到大脑中的负回馈对本能行为可能有非常重要的调控作用。为了探索睡眠剥夺增强本能防御行为背后的神经机制,我们进行了免疫组化染色c-fos实验,比较了在有无睡眠剥夺以及有无肾上腺剥夺的情况下多个脑区的c-fos表达,结果显示睡眠剥夺激活了多个与觉醒调控相关的脑区,并且与只进行睡眠剥夺组相比,肾上腺剥夺并睡眠剥夺组的觉醒调控相关脑区活动增加。以上数据显示:本能逃跑行为的优先级要高于睡眠需求,并且指示HPA轴到大脑的负回馈可能阻止了过激的本能逃跑行为。另外,我们鉴定出一些与觉醒调控相关的脑区在睡眠剥夺下c-fos表达升高,或者在肾上腺剥夺并睡眠剥夺后c-fos表达升高。这些结果提示我们睡眠剥夺通过调控觉醒状态进而影响本能逃跑反应,而肾上腺到大脑中的负回馈在睡眠剥夺下通过调控觉醒调控脑区参与调控本能逃跑反应。这些脑区的发现加深了我们对睡眠和本能防御行为之间关系的理解。
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