大脑皮层在睡眠觉醒、麻醉-清醒等状态转换中，组织间隙微环境可伴随脑电信号发生动态变化，如组织间隙离子、神经递质、代谢废物等物质浓度，以及组织间隙空间大小等。睡眠-觉醒周期将大脑活动细分为神经回路活动、液体运输和间质体积分数的不同状态。

2026年4月20日，复旦大学丁凤菲、华中科技大学、王伟、丹麦哥本哈根大学Maiken Nedergaard共同通讯在Neuron在线发表题为“Astrocyte cell volume dynamics across cortical states and transitions”的研究论文。该研究首次证实，皮层星形胶质细胞的体积在清醒时最大，NREM睡眠时缩小，REM睡眠时最小。

这种体积变化由蓝斑（LC）释放的去甲肾上腺素（NE）通过α1-肾上腺素能受体信号通路驱动。星形胶质细胞体积的周期性扩张与收缩，反过来调节着脑间质空间的大小，可能影响突触隔离、神经元活动同步性以及类淋巴系统的清除功能。

睡眠-觉醒周期由促进觉醒或睡眠的不同神经回路所调控。蓝斑（LC）释放神经调质去甲肾上腺素（NE），是觉醒的关键驱动因素。皮层中的NE水平在觉醒期间升高，在非快速眼动（NREM）睡眠期间下降，在快速眼动（REM）睡眠期间下降得更为显著。其他研究表明，当小鼠从自然睡眠或睡眠样状态转换到觉醒状态时，皮层间质空间体积会缩小。

类似的人体弥散加权磁共振成像研究也表明，水分子运动在觉醒期间减弱，提示白质区域的间质空间体积减小。与睡眠相比，觉醒期间这些状态依赖性的间质空间变化伴随着神经信号信噪比的提高，凸显了间质体积调节潜在的功能重要性。然而，在睡眠-觉醒周期中负责调节间质体积的具体细胞类型或细胞机制仍然未知。

机理模式图（图源自Neuron）

该研究表明，星形胶质细胞体积在觉醒期间扩张，在非快速眼动（NREM）睡眠期间缩小，在快速眼动（REM）睡眠期间缩得更小。去甲肾上腺素（NE）表现出状态依赖性的波动，与星形胶质细胞体积的相应变化相一致。药理学阻断α1肾上腺素能受体（而非α2或β受体）会导致星形胶质细胞收缩。

化学遗传学和光遗传学刺激蓝斑（LC）中酪氨酸羟化酶（TH）阳性的神经元，均能显著增加皮层星形胶质细胞体积，而这种效应可被α1受体拮抗剂哌唑嗪消除。因此，觉醒期间由NE驱动的星形胶质细胞扩张，会导致间质体积分数相应缩小，从而增加神经-胶质相互作用并抑制类淋巴流动。

参考消息：https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(26)00220-5