睡眠中的大脑全景
睡眠改变着大脑。慢波在大脑皮层上扫过，睡眠纺锤波在丘脑中爆发，θ节律标志着向更深层休息的过渡。但几十年来，这些电睡眠振荡的图谱一直不完整。大多数人类神经影像学研究都集中在大脑皮层,,大脑褶皱的外壳上，使得深层结构和小脑在标准技术下几乎不可见。
发表在《欧洲神经科学杂志》上的一项新研究改变了这一状况。由康考迪亚大学的Keelin Greenlaw和Emily B. J. Coffey领导的研究团队，与马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所和蒙特利尔神经学研究所合作，使用脑磁图（MEG）绘制了非快速眼动（NREM）睡眠期间整个大脑,,皮层、皮层下和小脑,,的睡眠振荡图。结果是迄今为止最全面的健康人类睡眠振荡全脑图像，其中包括一个引人注目的发现：传统上与运动协调相关的小脑，在第二阶段睡眠期间参与了快速纺锤波活动。
研究发现
研究团队记录了健康成年人在自然睡眠期间的MEG数据，分析了六个频段（δ波、θ波、α波、σ波、β波和γ波）在三个NREM睡眠阶段（N1、N2、N3）中的振荡功率。分析得出了三个主要结果。
首先，MEG可以可靠地检测深层脑结构的信号。 这一直是该领域争论的焦点。MEG测量神经元电流产生的磁场，传统观点认为来自丘脑、基底节和脑干等皮层下区域的信号太弱或太远而无法清晰测量。作者使用了频谱指纹识别,,一种识别每个脑区独特振荡特征的方法,,来确认皮层下和小脑区域的信号可以与皮层信号以及彼此区分开来。这验证了MEG作为全脑睡眠研究工具的有效性。
第二，睡眠调节遵循结构化的、区域特异性的模式，远远超出了经典的皮层-丘脑回路。 随着睡眠加深，不同脑区的反应也不同。一些区域显示从N1到N3慢波活动逐渐增加，而另一些区域则在σ波段（12-16 Hz）显示出反映睡眠纺锤波活动的独特模式。包括丘脑和基底节在内的皮层下结构显示出自己频率特异性轮廓，表明睡眠相关的振荡变化并非简单地由皮层节律向下传播所驱动。
第三，也是最新颖的发现，小脑在第二阶段NREM睡眠期间参与了快速纺锤波活动。 睡眠纺锤波,,11-16 Hz振荡的短暂爆发,,是第二阶段睡眠的特征，被认为在记忆巩固中起关键作用。到目前为止，纺锤波研究几乎完全集中在丘脑和皮层。发现小脑参与快速纺锤波频率（通常13-16 Hz）开辟了一条新的研究线索，探究小脑可能如何贡献于睡眠依赖性记忆处理，以及小脑纺锤波紊乱是否出现在同时影响运动功能和睡眠的神经系统疾病中。
重要性
这些发现扩展了大脑如何组织睡眠的概念模型。标准观点围绕丘脑皮层回路：丘脑产生纺锤波，皮层以慢振荡响应，两者协调支持记忆巩固。这项研究表明真正的网络更为广泛。
小脑在快速纺锤波中的作用尤其引人入胜。长期以来，人们知道小脑参与运动学习和协调，但越来越多的研究将其与认知功能联系起来，包括计时、预测甚至记忆的某些方面。如果小脑参与纺锤波的产生或传播，它可能有助于纺锤波所支持的记忆巩固功能。这可能对理解小脑退行性疾病（如脊髓小脑性共济失调）中的睡眠障碍具有重要意义，这类疾病中运动症状和睡眠问题都很常见。
更广泛地说，该研究提供了睡眠期间全脑振荡活动的全面规范性基线。这是一张未来研究可用来与睡眠障碍、精神疾病和衰老进行比较的参考图谱。通过证明MEG可以可靠地捕获深层结构的信号，作者还为以前只能通过颅内记录获得的皮层下睡眠动态的非侵入性研究打开了大门。
局限性
该研究仅检查了NREM睡眠。与生动梦境和独特振荡模式相关的REM睡眠未被分析。作者还指出，虽然MEG提供出色的时间分辨率，但其空间分辨率虽优于EEG，却不如fMRI精细。用于识别深层结构信号的源定位方法涉及数学建模，同步颅内记录的进一步验证将增强证据的说服力。摘要中未详细说明样本量和人口统计学信息，因此向老年人或临床人群的推广性仍有待验证。
要点
睡眠振荡不仅仅是皮层现象。小脑和皮层下结构显示出其自身的频率特异性、阶段依赖性模式,,包括第二阶段睡眠期间小脑参与快速纺锤波。这项研究提供了首个NREM睡眠振荡的全脑MEG图谱，并建立了研究健康和疾病中分布式睡眠网络的框架。
来源
Greenlaw K， Calvel A， Bouhour C， Steele CJ， Coffey EBJ. Sleep Oscillations Across Cortical， Subcortical and Cerebellar Structures in Magnetoencephalography. European Journal of Neuroscience. 2026 Jul;64(1):e70615. DOI: 10.1111/ejn.70615. PMID: 42403150.
婷 翻译