睡眠剥夺对海马PV中间神经元痕迹性眨眼条件反射相关放电活动的影响

詹悦; 李容瑢; 张洁; 李红丽

doi:10.16016/j.2097-0927.202501016

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睡眠剥夺对海马PV中间神经元痕迹性眨眼条件反射相关放电活动的影响

专题报道 | 更新时间：2025-02-27

- 睡眠剥夺对海马PV中间神经元痕迹性眨眼条件反射相关放电活动的影响
- Effect of sleep deprivation on firing activity of hippocampal parvalbumin-expressing interneurons associated with trace eyeblink conditioning
- 陆军军医大学学报 2025年47卷第4期页码：307-317
- 作者机构：
  
  1.陆军军医大学基础医学院：，基础医学教学实验中心
  2.陆军军医大学基础医学院：，组织胚胎学教研室
  3.陆军军医大学基础医学院：，生理学教研室
- 作者简介：
  
  张洁，zhang_j@tmmu.edu.cn
  李红丽，lihongli@tmmu. edu. cn
- 基金信息：
  
  ‍基‍金‍项‍目‍］‍ ‍国家自然科学基金青年项目(82101561);重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2023NSCQ-MSX0905);Corresponding author： Li Hongli, E-mail： lihongli@tmmu.edu.cn;Zhang Jie, E-mail： zhang_j@tmmu.edu.cn
- DOI：10.16016/j.2097-0927.202501016
  中图分类号： R322.81;R338.1;R338.8
- 收稿日期：2025-01-06，
  
  修回日期：2025-01-15，
  
  纸质出版日期：2025-02-28
- 稿件说明：
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詹悦,李容瑢,张洁,等.睡眠剥夺对海马PV中间神经元痕迹性眨眼条件反射相关放电活动的影响[J].陆军军医大学学报,2025,47(04):307-317.

ZHAN Yue,LI Rongrong,ZHANG Jie,et al.Effect of sleep deprivation on firing activity of hippocampal parvalbumin-expressing interneurons associated with trace eyeblink conditioning[J].J Army Med Univ,2025,47(04):307-317.
詹悦,李容瑢,张洁,等.睡眠剥夺对海马PV中间神经元痕迹性眨眼条件反射相关放电活动的影响[J].陆军军医大学学报,2025,47(04):307-317. DOI：10.16016/j.2097-0927.202501016.

ZHAN Yue,LI Rongrong,ZHANG Jie,et al.Effect of sleep deprivation on firing activity of hippocampal parvalbumin-expressing interneurons associated with trace eyeblink conditioning[J].J Army Med Univ,2025,47(04):307-317. DOI：10.16016/j.2097-0927.202501016.

摘要

‍

目的

研究睡眠剥夺对小鼠海马小清蛋白阳性中间神经元（Parvalbumin-expressing interneuron， PV-IN）在痕迹性眨眼条件反射（Trace eyeblink conditioning，tEBC）训练过程中和恢复性睡眠期间峰电位发放活动的影响。

方法

15只PV-Cre小鼠随机分为睡眠剥夺组（

=8）和对照组（

=7）。2组小鼠均接受连续5 d的行为训练。睡眠剥夺组小鼠每天tEBC训练后进行1.5 h的睡眠剥夺，之后再被允许进行1.5 h的恢复性睡眠。对照组小鼠则在tEBC训练后允许自由睡眠。利用多通道记录和光遗传学刺激技术，在体条件下标记海马PV-IN。

结果

睡眠剥夺组小鼠的条件性眨眼反应（Conditioned eyeblink response， CR）发生率并未随训练日的增加而增加（

0.05）。在第3~5训练日，睡眠剥夺组小鼠CR发生率显著低于对照组小鼠（

0.05）；与对照组相比，睡眠剥夺组小鼠海马PV-IN在tEBC训练过程中被条件刺激（Conditioned stimulus， CS）所诱发的放电增强反应显著更低（

0.05）；与训练前睡眠期相比，睡眠剥夺组小鼠海马PV-IN在恢复性睡眠期尖波涟漪波振荡发生时的峰电位发放显著增强（

0.05），且增强效应显著高于对照组（

0.05）；睡眠剥夺对海马非PV中间神经

元在tEBC训练过程中和恢复性睡眠期间峰电位发放活动的影响均不显著（

0.05）。

结论

睡眠剥夺对海马 PV-IN 在tEBC训练过程中和恢复性睡眠期间放电反应有着双重影响，这可能是睡眠剥夺引起tEBC记忆形成和巩固障碍的细胞活动机制。

Abstract

Objective‍　‍To investigate the effects of sleep deprivation on the firing activity of hippocampal parvalbumin-expressing interneuron (PV-IN) of mice during trace eyeblink conditioning (tEBC) training and during recovery sleep. Methods‍　‍A total of 15 PV-Cre mice were randomly assigned into a sleep deprivation group (

=8) and a control group (

=7). After daily tEBC training

the sleep deprivation group experienced 1.5 h of sleep deprivation followed by 1.5 h of recovery sleep

and the control group mice were allowed to sleep freely

for 5 consecutive days. Multichannel recording and optogenetic techniques was applied to identify the hippocampal PV-IN

in vivo

. Results‍　‍The sleep deprived mice failed to show significant increase in the incidence of conditioned eyeblink response (CR) across 5 training days (

0.05). On training days 3~5

the CR incidence was significantly lower in the sleep deprived mice than the control mice (

0.05). The enhancement of conditioned stimulus (CS)-evoked firing activity in hippocampal PV-INs during tEBC training was significantly lower in the sleep deprived mice when compared to the control mice (

0.05). The sleep deprived mice obtained notably strengthened firing activity of hippocampal PV-INs peri sharp wave ripple events during recovery sleep period when compared with the pre-training sleep period (

0.05)

and the enhancement was remarkably greater than that in the control mice (

0.05). Sleep deprivation had no obvious effects on the firing activity of hippocampal non PV-IN during either tEBC training or recovery sleep (

0.05). Conclusion‍　‍Sleep deprivation pro

duces dual effects on the firing activities of hippocampal PV-INs during tEBC training and recovery sleep. These effects may be the cellular mechanisms of tEBC memory formation and consolidation disorders caused by sleep deprivation.

关键词

Keywords

references

GREWE B F ， GRÜNDEMANN J ， KITCH L J ， et al . Neural ensemble dynamics underlying a long-term associative memory ［J］. Nature ， 2017 ， 543 （ 7647 ）： 670 - 675 . DOI： 10.1038/nature2168 http://dx.doi.org/10.1038/nature2168 .

KRAUSE A J ， SIMON E B ， MANDER B A ， et al . The sleep-deprived human brain ［J］. Nat Rev Neurosci ， 2017 ， 18 （ 7 ）： 404 - 418 . DOI： 10.1038/nrn.2017.55 http://dx.doi.org/10.1038/nrn.2017.55 .

DAUME J ， KAMIŃSKI J ， SALIMPOUR Y ， et al . Persistent activity during working memory maintenance predicts long-term memory formation in the human hippocampus ［J］. bioRxiv ， 2024 ： 2024 .07. 15 . 603630 . DOI： 10.1101/2024.07.15.603630 http://dx.doi.org/10.1101/2024.07.15.603630 .

KORNBLITH S ， QUIAN QUIROGA R ， KOCH C ， et al . Persistent single-neuron activity during working memory in the human medial temporal lobe ［J］. Curr Biol ， 2017 ， 27 （ 7 ）： 1026 - 10 . DOI： 10.1016/j.cub.2017.0.01 http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2017.0.01 .

KAMIŃSKI J ， SULLIVAN S ， CHUNG J M ， et al . Persistently active neurons in human medial frontal and medial temporal lobe support working memory ［J］. Nat Neurosci ， 2017 ， 20 （ 4 ）： 590 - 601 . DOI： 10.1038/nn.4509 http://dx.doi.org/10.1038/nn.4509 .

LYONS L C ， VANROBAEYS Y ， ABEL T . Sleep and memory： The impact of sleep deprivation on transcription， translational control， and protein synthesis in the brain ［J］. J Neurochem ， 20 ， 166 （ 1 ）： 24 - 46 . DOI： 10.1111/jnc.15787 http://dx.doi.org/10.1111/jnc.15787 .

KOUKAROUDI D ， QIU Z ， FRANSÉN E ， et al . Sleep maintains excitatory synapse diversity in the cortex and hippocampus ［J］. Curr Biol ， 2024 ， 34 （ 16 ）： 3836 - 384.e5 . DOI： 10.1016/j.cub.2024.07.0 http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2024.07.0 .

WANG C ， GAO W R ， YIN J ， et al . Chronic sleep deprivation exacerbates cognitive and synaptic plasticity impairments in APP/PS1 transgenic mice ［J］. Behav Brain Res ， 2021 ， 412 ： 113400 . DOI： 10.1016/j.bbr.2021.113400 http://dx.doi.org/10.1016/j.bbr.2021.113400 .

WU K W ， HAN W Y ， TIAN Q J ， et al . Activity- and sleep-dependent regulation of tonic inhibition by Shisa7 ［J］. Cell Rep ， 2021 ， 34 （ 12 ）： 108899 . DOI： 10.1016/j.celrep.2021.108899 http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108899 .

LI R R ， YAN J ， CHEN H ， et al . Sleep deprivation impairs learning-induced increase in hippocampal sharp wave ripples and associated spike dynamics during recovery sleep ［J］. Cereb Cortex ， 20 ， 32 （ 4 ）： 824 - 838 . DOI： 10.1093/cercor/bhab247 http://dx.doi.org/10.1093/cercor/bhab247 .

TZILIVAKI A ， TUKKER J J ， MAIER N ， et al . Hippocampal GABAergic interneurons and memory ［J］. Neuron ， 20 ， 111 （ 20 ）： 3154 - 3175 . DOI： 10.1016/j.neuron.20.06.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.20.06.016 .

TOPOLNIK L ， TAMBOLI S . The role of inhibitory circuits in hippocampal memory processing ［J］. Nat Rev Neurosci ， 20 ， 23 （ 8 ）： 476 - 49 . DOI： 10.1038/s41583-022-00599-0 http://dx.doi.org/10.1038/s41583-022-00599-0 .

HIJAZI S ， SMIT A B ， VAN KESTEREN R E . Fast-spiking parvalbumin-positive interneurons in brain physiology and Alzheimer’s disease ［J］. Mol Psychiatry ， 20 ， 28 （ 12 ）： 4954 - 4967 . DOI： 10.1038/s41380-023-02168-y http://dx.doi.org/10.1038/s41380-023-02168-y .

LI R R ， ZHANG W W ， ZHANG J ， et al . Sustained activity of hippocampal parvalbumin-expressing interneurons supports trace eyeblink conditioning in mice ［J］. J Neurosci ， 20 ， 42 （ 44 ）： 8343 - 8360 . DOI： 10.1523/JNEUROSCI. 0834-.20 http://dx.doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0834-.20 .

VECSEY C G ， HUANG T ， ABEL T . Sleep deprivation impairs synaptic tagging in mouse hippocampal slices ［J］. Neurobiol Learn Mem ， 2018 ， 154 ： 136 - 140 . DOI： 10.1016/j.nlm.2018.0.016 http://dx.doi.org/10.1016/j.nlm.2018.0.016 .

杨丹阳，张维维 . 痕迹性眨眼条件反射习得和巩固阶段海马中间神经元的放电活动变化［J］. 陆军军医大学学报， 2024 ， 46 （ 16 ）： 1874 - 1881 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202312040 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202312040 .

YANG D Y ， ZHANG W W . Changes in hippocampal interneuronal activity during acquisition and consolidation of trace eyeblink conditioning in mice ［J］. J Army Med Univ ， 2024 ， 46 （ 16 ）： 1874 - 1881 . DOI： 10.16016/j.2097-0927.202312040 http://dx.doi.org/10.16016/j.2097-0927.202312040 .

ZHANG W W ， LI R R ， ZHANG J ， et al . Hippocampal interneurons are required for trace eyeblink conditioning in mice ［J］. Neurosci Bull ， 2021 ， 37 （ 8 ）： 1147 - 1159 . DOI： 10.1007/s12264-021-00700-0 http://dx.doi.org/10.1007/s12264-021-00700-0 .

JUDÁK L ， CHIOVINI B ， JUHÁSZ G ， et al . Sharp-wave ripple doublets induce complex dendritic spikes in parvalbumin interneurons in vivo ［J］. Nat Commun ， 20 ， 13 （ 1 ）： 6715 . DOI： 10.1038/s41467-022-34520-1 http://dx.doi.org/10.1038/s41467-022-34520-1 .

HU H ， GAN J ， JONAS P . Interneurons. fast-spiking， parvalbumin⁺ GABAergic interneurons： from cellular design to microcircuit function ［J］. Science ， 2014 ， 345 （ 6196 ）： 125526 . DOI： 10.1126/science.125526 http://dx.doi.org/10.1126/science.125526 .

AMILHON B ， HUH C Y L ， MANSEAU F ， et al . Parvalbumin interneurons of hippocampus tune population activity at Theta frequency ［J］. Neuron ， 2015 ， 86 （ 5 ）： 1277 - 1289 . DOI： 10.1016/j.neuron.2015.05.027 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2015.05.027 .

GIRARDEAU G ， LOPES-DOS-SANTOS V . Brain neural patterns and the memory function of sleep ［J］. Science ， 2021 ， 374 （ 6567 ）： 560 - 564 . DOI： 10.1126/science.abi8370 http://dx.doi.org/10.1126/science.abi8370 .

CHANG H Y ， TANG W B ， WULF A M ， et al . Sleep microstructure organizes memory replay ［J］. Nature ， 2025 . DOI： 10.1038/s41586-024-08340-w http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-08340-w .

BRODT S ， INOSTROZA M ， NIETHARD N ， et al . Sleep-a brain-state serving systems memory consolidation ［J］. Neuron ， 20 ， 111 （ 7 ）： 1050 - 1075 . DOI： 10.1016/j.neuron.20.0.005 http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.20.0.005 .

GIRI B ， KINSKY N ， KAYA U ， et al . Sleep loss diminishes hippocampal reactivation and replay ［J］. Nature ， 2024 ， 630 （ 8018 ）： 935 - 94 . DOI： 10.1038/s41586-024-07538- http://dx.doi.org/10.1038/s41586-024-07538- .

XIE B X ， ZHEN Z H ， OUYANG G ， et al . Progress on the hippocampal circuits and functions based on sharp wave ripples ［J］. Brain Res Bull ， 20 ， 200 ： 110695 . DOI： 10.1016/j.brainresbull.20.110695 http://dx.doi.org/10.1016/j.brainresbull.20.110695 .

CUNHA R A ， JOHANSSON B ， VAN DER PLOEG I ， et al . Evidence for functionally important adenosine A2a receptors in the rat hippocampus ［J］. Brain Res ， 1994 ， 649 （ 1/2 ）： 208 - 216 . DOI： 10.1016/0006-8993（94）91066-9 http://dx.doi.org/10.1016/0006-8993（94）91066-9 .

CUNHA R A ， RIBEIRO J A . Purinergic modulation of ［（3）H］ GABA release from rat hippocampal nerve terminals ［J］. Neuropharmacology ， 2000 ， 39 （ 7 ）： 1156 - 1167 . DOI： 10.1016/s0028-3908（99）00237- http://dx.doi.org/10.1016/s0028-3908（99）00237- .

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