目的:腹侧苍白球(ventral pallidum,VP)是基底前脑的重要组成部分。作为边缘-运动系统的界面,VP长期以来一直被认为是参与调节各种高度依赖清醒状态行为的关键大脑区域,在调控运动、奖赏、行为动机、学习和认知行为中发挥着非常重要的作用。既往的研究已证实VPγ-氨基丁酸能神经元具有强大的促进清醒的作用,但关于Ca MKIIa表达神经元是否也在睡眠-觉醒调节中发挥着作用及其相关的神经环路机制目前尚不清楚。本实验的目的就是为了探究VP Ca MKIIa表达神经元及其相关神经环路在睡眠觉醒调控中的具体作用。方法:首先采用了光纤记录钙成像的方法探究了自由运动的小鼠在自发性睡眠觉醒周期中VP Ca MKIIa表达神经元群体活动的变化;接着向VP脑区内注入细胞特异性的化学遗传激活病毒,光遗传激活病毒和对照病毒使其转染VP Ca MKIIa表达神经元,采用化学遗传激活,长、短时程光遗传激活的方法评估激活VP Ca MKIIa表达神经元后对睡眠觉醒调节的具体影响;然后采用顺行病毒示踪方法发现VP Ca MKIIa表达神经元投射到下游脑区外侧僵核(Lateral habenula,LHb),我们再向VP脑区内分别注射细胞特异性的光遗传激活病毒和对照病毒,病毒注射三周后在LHb脑区埋置光纤同时在颅骨表面植入多导睡眠记录脑电、肌电极。采用光遗传技术评估短时程和长时程光刺激VP~(Ca MKIIa)-LHb环路对小鼠睡眠觉醒调节的具体影响,同时还对注射光遗传激活病毒实验组小鼠进行了高架十字迷宫实验和旷场实验,评估该环路激活对小鼠焦虑样行为的影响;最后采用化学遗传学抑制的方法评估抑制VP Ca MKIIa表达神经元后是否会以反向的方式对睡眠觉醒的调控产生影响。结果:(1)光纤记录钙成像:睡眠-觉醒状态转变的过程中伴随着VP Ca MKIIa表达神经元的钙信号的剧烈动态波动。表现为VP Ca MKIIa表达神经元群体的活动在非快眼动睡眠(non-rapid-eye-movement sleep,NREM sleep)到觉醒和NREM sleep到快眼动睡眠(rapid-eye-movement sleep,REM sleep)的过渡中增加,在觉醒到NREM sleep的过渡中减少,在REM sleep到觉醒的过渡中变化不大。(2)VP Ca MKIIa表达神经元化学遗传学、光遗传学激活:化学遗传激活VP Ca MKIIa表达神经元后可以诱导小鼠持续2小时的觉醒增加,NREM sleep和REM sleep减少;与对照组相比,暴露于短时ICI 46474使用方法程寻找更多光刺激的光遗传激活实验组小鼠可以很快地从稳定的NREM sleep中清醒过来,在长时程激光刺激期间显著增加了小鼠在激光刺激期间的清醒量。(3)VP~(Ca MKIIa)-LHb环路光遗传学激活:VP Ca MKIIa表达神经元广泛投射到LHb,光遗传激活VPCa MKIIa-LHb可显著降低从稳定的NREM sleep到觉醒过渡的潜伏期,同时长时程光遗传刺激激活该环路也明显增加了清醒,减少了NREM sleep和REM sleep。在高架十字迷宫实验中,与未接受光刺激时期相比,实验组小鼠接受光刺激后明显减少了进入开臂的次数以及在开臂所待的总时长。在旷场实验中,与未接受光刺激时期相比,实验组小鼠接受光刺激后进入中心区域的时间明显减少,但是运动的速率和运动的总路程并未发生明显变化。(4)VP Ca MKIIa表达神经元化学遗传学抑制:抑制VP Ca MKIIa表达神经元后Lysates And Extracts每小时wake,NREM sleep和REM sleep时长占比没有发生明显变化。结论:激活VP Ca MKIIa表达神经元促进清醒