自古发现睡眠缺失加剧癫痫，本研究通过果蝇模型揭示核心机制在于睡眠驱动力升高（而非睡眠时长减少）：睡眠剥夺激活促眠神经环路（如dFB），其过度活跃通过下调神经元内5HT1A受体增加全脑兴奋性，直接提升癫痫易感性；光遗传抑制该环路或使用FDA批准的5HT1A激动剂均可抑制发作，证实靶向睡眠驱动力通路是干预新策略。
 

图1 睡眠缺失导致对撞击敏感的tko25t和easpc80f突变果蝇诱发癫痫发作加重

2.视频追踪平台的开发用于识别果蝇的自发性癫痫
研究发现，咖啡因诱导的睡眠缺失虽加剧easpc80f 突变果蝇的癫痫严重程度，却减少了其后续诱发发作的可能性，结合撞击敏感性癫痫在近期发作后存在不应期的特性，推测睡眠剥夺期间可能存在未记录的自发性癫痫。为验证这一点，团队开发了慢性视频追踪系统（CynthiSeize 算法）：将果蝇置于多孔板中，通过红外摄像96 小时连续监测，依据速度、加速度、像素变化阈值自动识别自发性癫痫，并经多重验证确认其为癫痫（行为上符合强直 - 阵挛特征且野生型果蝇无此现象；神经层面伴随神经元超同步激活；对经典抗癫痫药敏感；睡眠剥夺会加重发作，与哺乳动物及人类模型一致）。该系统证实，咖啡因导致的睡眠缺失增加了 tko25t 和 easpc80f 突变果蝇的自发性癫痫（频率、持续时间上升），且发作更易在清醒时发生，与前 3 小时睡眠减少相关，致命性发作也与前 3 小时睡眠减少相关。此外，对野生型果蝇用印防己毒素诱导癫痫的研究显示，发作致命性与清醒状态及前 3 小时睡眠减少相关。这些结果证实果蝇癫痫模型存在自发性癫痫，且睡眠量和/或睡眠驱动力可能调节癫痫严重程度。
 

图2 睡眠限制后果蝇表现出自发性癫痫发作

3.睡眠驱动力而非总睡眠时间调控癫痫发作
为区分睡眠历史（实际睡眠量）与睡眠驱动力（睡眠需求）对癫痫的独立影响，研究的核心设计是利用四种温度遗传学模型（TrpA1 激活特定神经元）实现差异化睡眠剥夺：“睡眠反弹组”（c584>TrpA1 & 104906>TrpA1） 在 30℃激活神经元导致睡眠减少，同时睡眠驱动力显著升高（p (Doze) 指标上升），癫痫发作加重，且温度回调至 18°C 后虽出现睡眠稳态反弹但癫痫仍恶化；“无睡眠反弹组”（Tdc2>TrpA1 & c453>TrpA1） 虽有同等睡眠减少，但睡眠驱动力无变化，癫痫发作未加重，温度回调后也无睡眠反弹；自然情境验证显示，饥饿诱导的睡眠剥夺（不升高睡眠驱动力）不会导致癫痫显著恶化。核心发现为：睡眠剥夺加重癫痫的唯一决定因素是睡眠驱动力升高（而非睡眠时间减少）—— 当且仅当干预激活睡眠稳态压力（如 c584>TrpA1）时癫痫易感性增加，由此确立睡眠驱动力为关键调控靶点。
 

图3 与睡眠驱动力升高相关的睡眠缺失会加重癫痫发作

4.促眠环路调控癫痫发作
该研究旨在验证睡眠驱动力是否独立于睡眠量直接影响癫痫发作严重程度。
实验以tko25t 果蝇为模型，在 12 种参与睡眠 / 清醒调控的细胞群或环路中表达温度敏感蛋白 TrpA1。果蝇饲养于 18°C 以减少 TrpA1 激活，实验时置于 25°C 激活该蛋白（此温度不直接影响果蝇惊厥）。仅对目标细胞群 / 环路进行 4 分钟急性激活（因睡眠定义为至少 5 分钟不动，故总睡眠量不变），以排除睡眠量干扰。结果显示：激活背扇形体（dFB）、蘑菇体（MB）、脑间部（PI）等促眠脑区的相关环路，会延长惊厥的强直 / 阵挛期；激活椭球体（EB）这一促眠区域，增加总惊厥时间。此外，急性激活 trh 表达的血清素能神经元会加重发作，而激活部分促醒环路无保护作用。所有被激活的细胞群均不延长恢复时间，提示其他脑区可能参与惊厥后恢复调控。
 

图4 Gal4 筛选揭示促眠环路的激活会加重癫痫发作 

5.睡眠缺失增加促眠环路的活性
研究旨在探究促眠环路活动是否会改变其他脑区活动（基于此前温度遗传学研究提示其与癫痫发作严重程度相关）。实验通过全神经元表达UAS-CaLexA（基因编码的荧光钙指示剂，作为脑活动替代指标），研究睡眠缺失对全脑活动的影响：让果蝇摄入咖啡因 48 小时以限制睡眠后，检测发现促眠脑区（如 dFB、EB、MB）细胞内钙水平升高，且全脑范围细胞内钙水平均升高，提示睡眠缺失可能增加全脑活动。补充验证显示，这种效应并非咖啡因特有，机械性睡眠剥夺、一天结束时（ZT12）的高睡眠压力，也会使促眠脑区钙水平升高。由于广泛神经过度活动易诱发癫痫，且此前观察到促眠神经元过度激活会增加电活动，研究进而探究促眠环路活动是否广泛调节癫痫风险。
 

图5 睡眠限制后全脑活动增强（包括促眠环路） 

6.编码嗜睡的环路可调节癫痫发作
研究探究了激活或抑制促眠环路对自发性癫痫的影响。激活实验中，通过特定驱动子表达光敏感蛋白csChrimson，结合红光刺激及咖啡因处理：咖啡因使对照组癫痫更频繁严重；持续激活促眠细胞会增加睡眠，但未加重癫痫（可能因果蝇可通过多睡消散睡眠驱动力）；同时激活促眠细胞并给予咖啡因，果蝇无法消散睡意，癫痫情况与仅咖啡因处理的对照组相似；且促眠区异常过度激活时，即便总睡眠增加仍会诱发癫痫（包括致命性）。抑制实验中，通过相同驱动子表达抑制性光敏感蛋白GtACR1：咖啡因处理的对照组睡眠减少、癫痫增加；抑制促眠区同时给予咖啡因，睡眠减少但癫痫减轻；单纯抑制促眠细胞也会减少睡眠和癫痫（类似 “无睡眠反弹组” 和饥饿的效果，推测与睡眠驱动力降低相关）。这些光遗传学实验表明，睡眠驱动力对癫痫风险的影响可与睡眠量的影响分离。
 

图6 促眠环路的抑制在睡眠缺失情况下对癫痫发作有保护作用

7.5HT1A 的缺失介导癫痫发作加重
研究旨在探究促眠环路过度活跃增加癫痫负担的机制，及相关干预效果。通过对睡眠剥夺前后的dFB 进行 RNA 测序，发现仅 5HT1A（一种抑制性 G 蛋白偶联受体）转录本显著下调，推测其下调会减少抑制信号，增强 dFB 活性和睡眠压力 。实验验证显示：给对照组果蝇5HT1A 激动剂 8-OH-DPAT，睡眠减少但癫痫频率降低（可能因 5HT1A 抑制促眠细胞，减少睡眠量和驱动力）；在促眠细胞中RNAi 敲低 5HT1A，睡眠增加（与测序结果一致，睡眠剥夺使 5HT1A 减少，增强 dFB 活性），且癫痫风险降低（或因睡眠驱动力消散）；给敲低5HT1A 的果蝇 8-OH-DPAT，减少睡眠的效果减弱，说明激动剂主要通过促眠细胞起作用。进一步测试 FDA 批准的 5HT1A 部分激动剂丁螺环酮（buspirone，有失眠副作用）：其减少野生型果蝇基线睡眠（类似8-OH-DPAT），与咖啡因联用时不影响咖啡因导致的睡眠减少，但降低癫痫风险，可逆转睡眠限制引发的癫痫负担增加 。5HT1A 介导的抑制信号缺失促进睡眠，激活 5HT1A（包括丁螺环酮）可降低睡眠压力和癫痫风险。
 

图7 睡眠缺失后 5HT1A 下调且这一现象具有促眠作用
 

图8 通过FDA批准的药物丁螺环酮增强5HT1A活性，可预防由睡眠缺失诱发的癫痫发作

研究结论：
本研究表明，睡眠缺失后癫痫加重的主要原因是睡眠驱动力升高而非睡眠量减少，且睡眠驱动力对癫痫负担的影响远大于睡眠量，减少睡眠驱动力比单纯增加睡眠量更能降低癫痫风险。睡眠压力升高会导致促眠脑区及全脑活动增加，使神经元兴奋性普遍升高，进而提高癫痫易感性。睡眠限制后，背扇形体中5HT1A（一种抑制性受体）表达下调，其缺失会增强促眠中心活动；而激活 5HT1A（如使用 8-OH-DPAT）可减少睡眠和癫痫负担，FDA 批准的 5HT1A 部分激动剂丁螺环酮能逆转睡眠限制导致的癫痫加重，凸显 5HT 受体特异性的重要性。这提示，靶向嗜睡对癫痫的影响可能为难治性癫痫提供新的临床管理思路，血清素能药物在改善睡眠相关癫痫方面有潜力。

参考文献：Cuddapah VA, Hsu CT, Valle Sirias F, et al. Sleep drive, not total sleep amount, increases seizure risk. Nat Commun. 2025;16(1):6967. Published 2025 Jul 29. doi:10.1038/s41467-025-62311-x IF: 15.7 Q1

创作声明：本文是在原英文文献基础上进行解读，存在观点偏向性，仅作分享，请参考原文深入学习。

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