2025年12月11日，《自然-神经科学》发表的一项研究，首次揭示了大鼠海马体存在一种可与皮层睡眠分离的、独立的“睡眠样”状态。该状态以海马尖波（SPWs）为核心特征，其表达强度紧密跟随睡眠需求（睡眠压力），并能在大脑皮层处于清醒状态时局部出现，行使类似睡眠的稳态功能。这一发现颠覆了“睡眠是统一的全脑状态”的传统观念，为理解睡眠的演化起源和局部睡眠功能提供了全新视角。

睡眠传统上被视为一种全局性的行为和生理状态，由大脑皮层广泛出现的慢波所定义。然而，越来越多的证据表明，睡眠的深度在不同脑区间存在差异，甚至可能出现“局部睡眠”——即部分脑区呈现出睡眠的电生理特征，而其他区域保持清醒。海马体作为记忆形成与巩固的核心脑区，其特有的神经活动模式（如尖波-涟漪，SWRs）在睡眠记忆巩固中扮演关键角色，但海马体本身是否拥有独立的、反映其内在需求的“睡眠”状态，始终是未解之谜。

来自威斯康星大学麦迪逊分校的研究团队，利用高密度Neuropixels电极，对大鼠进行了长达48小时的连续记录，覆盖了自然睡眠-觉醒周期以及睡眠剥夺后的恢复期，系统性地比较了海马体与大脑皮层的电生理活动。

海马尖波：一个忠实的“睡眠压力计”

研究者首先关注了海马体的几种特征性电活动：尖波（SPWs）、涟漪（Ripples）和齿状回尖峰（DSs）。通过分析这些事件在不同睡眠-觉醒阶段的动态变化，他们发现：

• 与睡眠需求共变：在自然睡眠的基线期，SPWs、涟漪和DSs的发生率在非快速眼动（NREM）睡眠期间较高。而在通过给予新异物体或强制运动进行睡眠剥夺后，随着睡眠压力的累积，SPWs的发生率和振幅在随后的清醒期显著升高，并在恢复期睡眠中达到顶峰，随后逐渐回落（图2, 扩展数据图3）。这种变化模式与经典的皮层慢波活动（SWA）高度相似。

• 与皮层慢波解耦：尽管变化趋势相似，但SPWs的表达与皮层SWA在时间和空间上并不完全同步。最重要的是，SPWs不仅出现在皮层定义的NREM睡眠期，也大量出现在皮层处于“清醒”状态、动物行为静止时（图3b）。

这表明，SPWs（在某种程度上也包括涟漪和DSs）是海马体独立于皮层、反映其自身“睡眠需求”或“稳态压力”的敏感指标。

独立的稳态调控：清醒时的海马“睡眠”补偿睡眠债

一个关键的功能性问题是：清醒时出现的这些海马“睡眠样”事件，是否真的在行使稳态功能？研究者的分析给出了肯定的答案：

• 负相关关系：在皮层清醒期，SPWs、涟漪和DSs的表达量与它们在随后的皮层睡眠期的表达量呈显著负相关（图4b,c）。这意味着，如果海马体在清醒时已经产生了较多的“睡眠样”事件，那么它在后续真正睡眠时，对这些事件的需求就会减少——就像一个局部压力阀在清醒时提前释放了部分压力。

• 与皮层需求分离：相比之下，海马事件在睡眠期间的“反弹”量与皮层SWA的反弹量之间没有显著相关性（扩展数据图8b,c），说明海马和皮层在各自独立地结算着清醒期积累的“睡眠债”。

这强有力地证明，海马体拥有一套独立的、在功能上与皮层睡眠平行的局部稳态调控机制。当海马“睡眠压力”过高时，它甚至可以在动物整体清醒的状态下，抓住安静的机会“打盹”，以维持自身的突触和网络稳态。

“部分断联”模式：慢/快Gamma比率的证据

在行为学上，睡眠的特征之一是感觉输入与运动输出的断开。研究者通过分析海马内的Gamma振荡来评估其功能连接状态。已知慢Gamma（30-55 Hz） 与CA3→CA1的内部信息传递相关，而快Gamma（60-100 Hz） 与来自内嗅皮层的外部感觉输入相关。

分析结果显示，无论SPWs出现在皮层定义的NREM睡眠期还是清醒期，只要SPW事件发生，局部场电位中的慢/快Gamma功率比率都同样升高（图5a,b，扩展数据图9）。这表明，伴随SPW发生的是一种功能状态的切换——海马体暂时切换到了偏重于内部信息处理、与外部感觉输入相对“断联”的模式。这一特征进一步支持将SPW定义为一个独立的功能状态。

“海马尖波睡眠”：一个统一的、可分离的功能状态

综合上述证据——独立的睡眠压力反映、独立的稳态调控、以及与清醒和睡眠均可兼容的“部分断联”模式——研究者提出了一个极具启发性的概念：海马尖波睡眠（Hippocampal Sharp-Wave Sleep）。

他们认为，以SPW（及其相关的涟漪和DSs）为核心特征的这段时期，构成了海马体一个统一的、在功能上与皮层睡眠/清醒状态可分离的内部状态。这个状态可以在皮层睡眠时与之协同出现（全局睡眠），也可以在皮层清醒时局部、零星地出现（局部“微睡眠”），以满足海马体自身持续不断的突触稳态需求。

总结与展望

这项研究从根本上改变了我们对睡眠组织形式的理解。它表明，睡眠并非一个由皮层单一主导的、自上而下的全脑统一状态，而是由多个具备独立稳态调控能力的脑区模块（如皮层和海马）协同或各自独立运行的过程集合。

这一“模块化睡眠”的观点具有深远的演化和临床意义：

• 演化视角：它提示，睡眠的原始形态可能起源于局部神经回路的稳态需求，而全局性的、行为定义的睡眠则是这些局部过程在演化中被节律系统整合、同步化的高级产物。SPWs这类古老的网络事件，可能就是构建睡眠这一复杂行为拼图的基本“马赛克”之一。

• 临床意义：许多神经精神疾病（如精神分裂症、阿尔茨海默病）与睡眠碎片化和特定脑区（包括海马）的睡眠节律异常密切相关。理解海马如何独立地调控其“尖波睡眠”，可能为这些疾病的机制研究和治疗提供全新的靶点。

参考文献：
Findlay, G., Cavelli, M.L., Bugnon, T. et al. A hippocampal ‘sharp-wave sleep’ state that is dissociable from cortical sleep. Nat Neurosci 29, 399–410 (2026).