长期以来，睡眠研究一直将大脑皮层视为对深部大脑信号作出反应的被动追随者。“通常情况下，睡眠与受皮层下区域控制有关，”纽约阿尔伯特·爱因斯坦医学院的神经科学家杰弗里·特拉尔（Geoffrey Terral）说。皮层是可以看到深波睡眠慢节律的地方，但研究人员此前假设触发这些节律的信号源自其他地方。

在《自然》杂志最近的一项研究中，特拉尔和实验室负责人雷娜塔·巴蒂斯塔-布里托（Renata Batista-Brito）报告了一类颠覆这一假设的皮层细胞。这些皮层细胞仅占皮层抑制性神经元的百分之一左右，在小鼠体内打开它们就能让动物入眠。“我们的研究表明，皮层不仅能看到这种节律，还能自行启动它，这足以促进睡眠，”特拉尔说。

这些细胞被称为Sst-Chodl神经元，是以其中活跃的两个基因命名的。根据对猴子的研究，由这些基因活动标记的长程抑制神经元已为人所知一段时间，但研究人员一直无法弄清楚如何利用这些基因来操纵它们。针对这两个基因中的任何一个都会捕获一个庞大且异质的不同神经元家族。“单一基因无法靶向这些细胞，”巴蒂斯塔-布里托说。

抑制性神经元约占所有皮层神经元的五分之一，因此Sst-Chodl细胞约占皮层神经元千分之一。“如果你不够具体，杂质的影响力将远超特定细胞，”巴蒂斯塔-布里托说。建立一个只在两个基因同时开启时才标记细胞的策略，她的团队花费了数年时间。

“追踪这些细胞真的是一个高风险项目，因为在皮层中看到占0.1%的神经元的可能性非常低，”巴蒂斯塔-布里托说。“我写过一堆关于这些项目的资助申请，但总是被拒绝，因为风险太高了。”她对Sst-Chodl神经元解剖结构的第一眼观察证明，这种风险是值得的。

“起初，我在整个大脑中只看到两三个细胞体，”巴蒂斯塔-布里托对《Ars》说。“尽管如此，整个视觉皮层都有大规模的树状分支，这是我在任何其他神经元中从未见过的。”这种“大规模树状分支”是一种树状的分支结构，将神经元连接到大脑的其他部分，使其成为更广泛通信网络的一部分。

这也非常不寻常，因为抑制性神经元几乎总是局部的。它们接收来自大脑不同、有时是遥远区域的输入，并对其直接周围环境——它们自己的小区域——施加控制。“Sst-Chodl神经元恰恰相反，”巴蒂斯塔-布里托说。“它们接收相当精确的输入，然后将这些信息广播到所有地方。”

单个Sst-Chodl细胞分支到整个视觉皮层，然后将轴突发送到负责触觉、听觉、空间记忆、导航和随意运动的大脑区域。为了解这些细胞何时放电，研究团队在追踪小鼠瞳孔大小、肌肉张力、面部运动、奔跑以及皮层电活动的同时，对它们进行了成像。

在111个成像细胞中，有95个在慢波睡眠和安静、无运动的清醒状态下亮起，而在奔跑和快动眼睡眠期间则保持沉默。在慢波睡眠期间，皮层在剧烈放电的UP状态和几乎静止的DOWN状态之间交替；Sst-Chodl神经元打破了这种模式。“它们的活动在UP状态结束时甚至更高，”特拉尔说。

“一旦所有其他神经元开始减少活动，这些神经元就开始更多地增加活动。”它们还跳过了其他细胞在退出DOWN状态时表现出的反弹。“这些细胞的表现与我们在该转换过程中可以测量的任何其他细胞完全不同，”特拉尔说。

为了真正了解它们的功能，研究团队利用光遗传学使Sst-Chodl神经元按指令放电，这涉及插入一种光激活离子通道的基因，该通道可以刺激神经细胞放电。对视觉皮层中Sst-Chodl细胞的光遗传学刺激使delta波——在深度、恢复性睡眠中测得的最慢、振幅最高的脑电波——在每一层都增强。

它还收紧了峰值定时，并使DOWN状态更频繁、更持久。但总体放电率几乎没有改变。“这些神经元并没有那么大程度地改变放电率，”特拉尔说。“它们只是改变了协调性——神经元是否一起放电。”通常情况下，以给定频率驱动群体会使网络以该频率同步。

在这里，这并不重要。“如果我们做一个平坦的刺激，或者delta，或者20赫兹，或者60赫兹，你仍然会诱导出同一种振荡，”巴蒂斯塔-布里托说。“这些细胞具有某种内在特性，一旦它们被触发，就会进入这种单一频率。”她强调，目前我们尚不清楚它们是如何做到这一点的。

这些神经元的范围也被证明异常遥远。“它们的细胞体位于视觉皮层，但它们可以调节我们记录的大多数神经元的活动，”特拉尔说。直接抑制电流出现在两毫米外的三分之一细胞中，刺激视觉皮层对远至额叶运动区的地方都有可测量的影响。

在最后一步中，团队专注于行为实验。他们检查了刺激Sst-Chodl神经元是否会使小鼠入眠。事实确实如此。在自由活动小鼠的整个皮层中激活这些细胞增加了慢波和快动眼睡眠，缩短了入眠所需的时间，并在白天将动物送回它们的巢穴中。

然后，团队在夜间黑暗阶段尝试了这一点，此时夜行性小鼠大多处于清醒状态。“我们可以让它们在清醒的时间里睡得比它们通常在白天睡得更多，”巴蒂斯塔-布里托说。“我从没想过这个实验会成功。我们通过局部注射操纵了百分之一的抑制性神经元，因此我们只击中了其中的一小部分。我们可以看到一个非常惊人的效果。”

巴蒂斯塔-布里托认为，这种效果表明这些神经元可能是皮层的睡眠压力传感器，这一观点最初由SRI国际神经科学中心主任、该研究的共同作者托马斯·基尔达夫（Thomas Kilduff）提出。巴蒂斯塔-布里托解释说，睡眠有两种：一种是遵循光照的昼夜节律睡眠，另一种是稳态睡眠，即最终无论我们是否愿意都会让我们入眠的累积疲劳。

巴蒂斯塔-布里托说，基尔达夫证明了在睡眠剥夺后，这些是皮层中最活跃的细胞。不过，巴蒂斯塔-布里托和她的同事仍未找到答案的一个问题是，究竟是什么激活了这些细胞。是什么拨动了开关？“我们工作的一个局限性是它是在视觉皮层中完成的，”巴蒂斯塔-布里托说。

研究团队声称，关于Sst-Chodl神经元协调作用的发现应该可以推广到不同的大脑区域，但实际的神经连线可能并非如此。巴蒂斯塔-布里托的实验室现在正在前额叶皮层重复其工作的解剖学部分。他们的预测是，在那里我们将看到来自其他区域（如下丘脑和丘脑）的输入，这将是专门触发睡眠网络的机制。

从蝾螈到人类，这些细胞都得到了保守，这就是为什么该论文认为它们可能是切入贯穿众多精神疾病的睡眠紊乱的一个入口。该团队现在专注于三个剩余问题：是什么激活了这些细胞，它们是否真的能感知睡眠压力，以及为什么它们会驱动delta波。Nature, 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10876-y