刘丹倩组在Trends in Neurosciences发表的综述论文Cracking the complexity of REM sleep,系统梳理了快速眼动(rapid eye movement, REM)睡眠的重要进展,并首次提出 层级调控框架 ,为系统认识REM睡眠提供了全新的概念基础。
REM睡眠是梦境主要发生的阶段,由多种神经振荡与行为事件构成。海马 节律、脑桥PGO波(Ponto-geniculo-occipital waves)与皮层慢波等协同作用,同时伴随快速眼动、面部抽动等行为特征,形成丰富的亚状态结构。
发育与演化研究显示:新生儿中REM睡眠的肌缺失、快速眼动等核心特征按序成熟;章鱼、蜥蜴等非哺乳类动物也具有 REM样睡眠 ,呈现物种特异的行为模式。这些提示,REM睡眠是由多个特征共同构成的多组分动态过程。
随着光遗传学、环路追踪等技术的发展,REM睡眠的调控网络已从单一中心扩展为跨全脑的分布式体系。为理解这一复杂网络的组织原理,该综述提出了全新的层级化调控框架。
脑干:核心执行者。脑桥 延髓内分布着多个并行环路,分别控制肌张力缺失、快速眼动、PGO波等典型特征;这些环路之间紧密互作,共同起始与维持REM睡眠,是组织REM睡眠特征表达的关键。
下丘脑:生理整合中枢。下丘脑整合温度、代谢和昼夜节律等多种生理信号,并调控脑干网络,决定REM睡眠的发生时机与强度,实现与生理状态的动态适配。
大脑皮层:自上而下的精细调控者。压后皮层、前额叶皮层等高级脑区在 REM 睡眠中持续活跃,调节 节律及亚状态切换,使REM睡眠能够根据情绪经历与认知需求进行灵活调整。
神经调质系统:全局调节器。胆碱能、去甲能和多巴胺系统以受体特异、时序敏感和环路特异机制,调控REM睡眠的启动与稳定性。

闭环光遗传等技术的发展,也使REM睡眠的功能逐步获得因果性验证。 节律及其相位,以及前脑记忆相关环路的选择性激活,使REM睡眠可执行记忆巩固与遗忘的双重作用;前额叶皮层等脑区情绪处理相关神经元在REM睡眠高度活跃对于削弱负性情绪至关重要;而前扣带皮层等高级认知脑区在REM睡眠中的特异活动模式与推理和认知灵活性密切相关。
综述提出,REM睡眠在记忆、情绪与认知中的多样作用,本质上源于层级化调控网络的动态互作。未来研究应从追问 REM睡眠的整体作用 ,转向解析 REM睡眠各组分如何被层级动态调控、以执行特定功能 。逐一揭示REM睡眠中 节律、PGO波、快速眼动及关键神经环路的因果作用,将有望阐明大脑构筑REM睡眠的核心逻辑,并为破解梦境机制、情绪障碍以及认知灵活性等重大科学问题开辟新方向。