睡眠和昼夜节律的改变是情感性障碍的常见特征。双相情感障碍患者中昼夜节律和睡眠的中断引发躁狂发作，但可逆转抑郁情绪状态。多巴胺能系统是大脑关键的奖赏系统，投射到不同脑区，调控动机、成瘾、社交等行为。

2023年11月5日美国西北大学Yevgenia Kozorovitskiy研究团队在Neuron杂志上发表“Dopamine pathways mediating affective state transitions after sleep loss”文章揭示全脑多巴胺能通路调控睡眠剥夺引起的情感状态转变。

1、急性睡眠剥夺引起情绪状态变化依赖于多巴胺

研究人员发现经历12小时的睡眠剥夺后小鼠的探索行为增加，在入侵者-居留者实验中社交和攻击行为增加，在交配行为中雄性小鼠性交行为增多，表明睡眠剥夺可引起小鼠情绪状态的转变，这种状态的改变可持续24小时到48小时。通过不可逃避/可逃避足底电击实验建立习得性无助小鼠模型后，在经历睡眠剥夺后可降低小鼠逃脱失败的次数，促进小鼠的糖水偏好行为，表现出对抑郁状态的逆转作用，这种逆转作用可持续72小时左右。

光纤钙成像系统记录到急性睡眠剥夺后腹侧被盖区（VTA）脑区多巴胺能神经元活性增强。慢性抑制VTA脑区多巴胺能神经元活性后急性睡眠剥夺并不能增加小鼠探索行为、社交行为和攻击行为，也并不能逆转习得性无助小鼠的抑郁状态。

图1：急性睡眠剥夺引起情绪状态变化依赖于多巴胺

2、不同多巴胺输入调控不同情绪状态的转变

伏隔核(NAc)，内侧前额皮质(mPFC)，下丘脑(HA)和背侧纹状体(dStr)接受多巴胺能神经元的输入，其中腹侧被盖区（VTA）和黑质致密部（SNc)是多巴胺能神经元的主要来源。光纤钙成像技术记录系统结合多巴胺荧光探针发现在急性睡眠剥夺后mPFC、NAc、HA脑区多巴胺水平升高，dStr区域无变化。在慢性抑制VTA脑区多巴胺能神经元活性后可抑制上述多巴胺水平的升高。

为进一步证实多巴胺能环路在急性睡眠剥夺诱发情绪状态中的作用，研究人员通过慢性激活VTA-NAc环路后可阻断急性睡眠剥夺诱发的过度活跃，抑制VTA-mPFC或抑制HA或SNc-dStr均不发挥阻断作用。慢性抑制VTA-mPFC环路可阻断急性睡眠剥夺诱发的攻击行为，抑制其他多巴胺环路并不发挥这种阻断作用。抑制HA脑区多巴胺神经元活性后可阻断睡眠剥夺诱发的交配行为，抑制上述其他环路并不发挥这种作用。此外，仅抑制VTA-mPFC环路可阻断急性睡眠剥夺逆转抑郁状态的作用，表明VTA-mPFC环路调控抑郁状态，其他多巴胺输入调控躁狂状态。

图2：不同多巴胺输入调控不同情绪状态的转变

3、急性睡眠剥夺通过促进树突棘形成发挥抗抑郁作用

mPFC脑区神经元可塑性增强是氯胺酮和裸盖菇素等快速抗抑郁作用的重要机制。通过双光子活体成像技术发现急性睡眠剥夺后可促进mPFC脑区神经元树突棘的形成，敲除多巴胺1型受体可阻断树突棘的形成。在急性睡眠剥夺24小时后光操纵新形成的树突棘消失后可阻断急性剥夺的抗抑郁作用，然而在剥夺睡眠半小时后促进树突棘消失并不会发挥上述阻断作用。

图3：急性睡眠剥夺通过促进树突棘形成发挥抗抑郁作用

总结

本文揭示了急性睡眠剥夺引起多巴胺依赖的情绪状态转变，不同多巴胺输入调控不同的情绪状态：VTA-mPFC环路调控抑郁情绪转变，VTA-NAc环路调控躁狂状态转变。