人生的三分之一在睡眠中度过🤽🏿♀️。对生命而言🧑🏻🏫☦️，睡眠和水👷🏽、空气👐、食物一样重要。随着工业化进程加快、工作压力及社会竞争加剧、夜生活及不良生活习惯和人口老龄化等原因🦹♀️📓，全球约三分之一的人有睡眠问题🕺🏽，5%的人依靠药物维持着低质量的睡眠。受制于科学评价动物睡眠行为方法学的限制，睡眠科学的发展相对滞后🐯，临床治疗缺乏有效对策。近年来，随着传感技术、计算机和信息学2️⃣、生物物理等相关学科的快速发展🏋️♂️，睡眠领域采用自动记录及解析脑电波及肌电波方法，客观判断实验动物睡眠-觉醒的质与量。
2005年，黄志力教授在杏鑫娱乐建立了高度自动化大、小鼠睡眠记录及分析平台。该平台具有恒温（24±0.5）℃🚽、恒湿（60±2）%👩🏻🔧、隔音、静电屏蔽和光控等功能。通过植于动物颅骨-脑表面和颈项肌的电极，将大脑细胞群自发性、节律性电活动和颈部肌肉的电活动过滤😳、放大后🌺，经由配套的模数转换卡🤰，通过VirtualRecord软件将其转化为肉眼可见的波形，并同步记录下来👨🏼🎨。记录结束后或在线👸🏽，利用SleepSign软件自动进行睡眠时相的判定🔌，结合对睡眠波频率和强度的分析👧🏻，获得睡眠-觉醒时间、各脑波出现次数🚿、持续时间和能量强度等数据🖐🏿，科学地判断睡眠的质与量。该系统具有实时、安全、高效、稳定、自动给药🗼💪、自动记录与分析等特点，可在不打扰动物的情况下，进行脑室或神经核团给药🏺。目前，睡眠实验室可同时记录自由运动大鼠40只和小鼠66只的脑电和肌电。该系统运行稳定、规模大、实验操作严格按标准化操作规程🧣，是用于镇静催眠药临床前药效学评价和睡眠基础研究的关键性平台👌🏻。
图1 睡眠觉醒自动解析平台示意图
在高度自动化睡眠记录与解析平台的基础上，课题组引进10 余种转基因或基因剔除动物（包括A2AR-cre, D1R-cre, PV-cre, HDC-cre, vGAT-cre, VIP-cre, AVP-cre, ChAT-cre等cre小鼠🧞♀️；A2AR KO, A1R KO, D2R KO动物等基因剔除小鼠），并利用光遗传工学或药物遗传学方法特异性控制神经元活性法，探索睡眠启动与维持的神经环路和神经递质机制，阐明睡眠与失眠机制，并据此设计化合物，进行临床前药效学筛选和评价。
自实验室成立以来，睡眠课题组承担了国家“新药创制重大专项”，国家基础研究重大项目973，国家自然科学基金（杰青、创新群体🤸🏼♀️、重点（国际）合作和面上项目等），上海市科委重点、重点科技攻关及优秀学科带头人等国家及上海市纵向科研项目多项🤳。和国内外著名制药企业合作研究，发现和评价新型镇静催眠药物。
图2 记录电极及啮齿类动物睡眠-觉醒时相示意图。
(a) 记录电极示意图，EEG为脑电🧑🏽，EMG为肌电🏋️。(b) (i)为wake，觉醒状态🤽♂️；
(ii) NREM睡眠，非快动眼睡眠📘；(iii) REM睡眠，快动眼睡眠。
在基础研究方面，杏鑫首次报道了组胺H1受体控制睡眠向觉醒的时相转换；发现五种内源性物质和药物能调控组胺能神经元活性🫄🏿🍄🟫，调节睡眠或觉醒行为；纠正睡眠界关于咖啡因促觉醒由腺苷A1受体介导的观点🧑🏿🏫，确立A2A是关键受体。研究论文发表在Nat Neurosci、PNAS♎️、J Neurosci等国际杂志，累计IF超过310🥉。研究结果发表后🩶，应邀在Trends Neurosci, Curr Opin Neurobiol, Curr Opin Pharmacol 和Prog Neurobiol 等国际有影响力杂志上发表综述文章，介绍课题组研究进展。利用睡眠觉醒记录和解析平台，筛选数百个候选药物，发现数个天然物中提取的单品有生理性睡眠诱发作用🌸。
图3 睡眠觉醒自动解析平台实景图
(a)平台外观实景图；(b)动物记录笼实景图♈️，箭头所示为记录系统的各个关键部件🟰；
(c)记录电脑实景，可实现视频与脑波的同步记录；(d)转接盒与放大滤波器
睡眠医学涉及神经科学🦩、生物物理学、心理学、生理学、药理学、临床睡眠医学📉、航天医学、预防医学⚾️、IT 等众多领域🔟👨🏽🦲。在我国，睡眠疾病控制在疾病防治中的重要作用尚未获得充分重视🪐。课题组正与杏鑫娱乐附属中山医院和华山医院等临床单位合作👷🏻♂️，针对临床问题开展基础研究，探索失眠等睡眠障碍的机制。期待研究结果能为揭示睡眠之谜提供重要科学证据，通过睡眠神经环路功能重塑和新药开发，为治疗失眠症提供新策略，为人类睡眠健康尽力。
图4 睡眠行为学研究团队部分成员合照
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