睡眠是生命维持的重要生理过程，其中快速眼动睡眠（Rapid Eye Movement sleep, REM sleep）因与梦境生成、记忆巩固及情绪调节密切相关而备受关注。快速眼动睡眠期间，大多数骨骼肌处于抑制状态，但眼外肌却保留高度活跃性，表现为典型的快速眼球运动。长期以来，科学界一直困惑：在全身肌肉普遍“关闭”的状态下，为什么眼球运动得以保留？而这种运动又与睡眠状态转换之间存在怎样的关系？

2026年6月24日，复旦大学脑科学研究院/脑功能与脑疾病全国重点实验室、脑科学前沿科学中心张嘉漪课题组在Nature Communications发表题为“Parallel cholinergic circuit in oculomotor nucleus to control eye movements and REM sleep”研究论文，系统揭示了中脑动眼神经核（Oculomotor nucleus, nIII）胆碱能神经元在快速眼动睡眠中的“双重功能”及其背后的平行神经环路机制。

团队通过光纤记录、单细胞钙成像、在体电生理、病毒示踪及光遗传操控等多种技术手段发现，nIII核团中的胆碱能神经元具备高度的功能异质性，并非单一调控眼球运动，而是分为功能不同的两个亚群：一群直接投射至眼外肌，专门负责控制眼球运动；另一群则投射至腹外侧导水管周围灰质（vlPAG），参与调控快速眼动睡眠的终止。这群投射至vlPAG的胆碱能神经元在REM睡眠结束前逐渐增强活性，并在REM睡眠向清醒转换过程中发挥重要作用。进一步实验表明，抑制这群神经元可显著延长REM睡眠持续时间，激活这群神经元则可终止REM睡眠并促进觉醒。而负责眼球运动的这群胆碱能神经元亚群激活虽能诱发快速眼动，但并不会影响睡眠状态。进一步研究发现，nIII上游的蝶状核（Nucleus papilio, NP）通过不同类型神经元对这两条平行通路进行差异化调控。该核团的谷氨酸能神经元主要驱动眼球运动通路，而GABA能神经元则调控REM睡眠终止通路。这一结果揭示了nIII核团并非单一功能的运动输出核团，而是一个整合“运动执行”与“睡眠状态调控”的重要汇合节点，REM睡眠中“眼动生成”与“状态转换”这两种高度耦合的行为经由不同的神经环路介导，为大脑快速响应和觉醒准备提供基础。

复旦大学博士研究生姜承勇、罗媛媛，已毕业硕士研究生檀鑫榕为论文共同第一作者。复旦大学脑科学研究院张嘉漪教授和颜彪副研究员为论文共同通讯作者。复旦大学脑科学研究院张嘉漪课题组陈玉晴、王洪涛，以及复旦大学基础医学院黄志力教授、博士研究生熊妍宇等为该研究作出了重要贡献。本研究得到了国家自然科学基金、科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目等支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-74768-5