可以帮助人类缩短必要睡眠时间的洞穴鱼

姜德杰

人类和动物都需要睡眠，睡眠几乎是所有动物共有的行为，如果破坏睡眠就会引起一系列的生理和行为方面的缺陷。尽管可能有很多因素导致睡眠缺失，但是我们对睡眠和感官处理间相互作用的神经基础还知之甚少。佛罗里达大西洋大学的神经系统科学家一直在研究墨西哥洞穴鱼，以期弄清其调节睡眠缺失的进化原理。他们在研究睡眠是如何进化的，实验以墨西哥洞穴鱼为模型，试图搞懂人类的大脑如何能像洞穴鱼一样进化得只需要一点点睡眠时间。

最近他们在《实验生物学杂志》上发表了自己的研究成果，认为对睡眠环境进行特定控制是减少必要睡眠的有效方法之一。该研究还提供了一个模型，通过观察各种动物的睡眠持续时间的差异，以了解大脑的感觉系统如何调节睡眠。

佛罗里达大西洋大学查尔斯·E.施密特理学院生物科学系的副教授、本研究的主持者亚历克斯·C.基恩博士说：“动物间的睡眠差异很大，有的需要睡眠20小时，有的却仅睡2小时，没人知道什么造成了这种差异。我们的研究认为感觉系统的差异可能造成了这种睡眠差异。有可能是进化驱使感觉系统变化、而后引起睡眠变化，或者进化选择了感觉加工的变化以改变睡眠。”

因为洞穴环境与普通鱼类生存的河流有很大不同，洞穴鱼在觅食及摄食方面演变出了巨大的不同，從而产生了营养供给的差异，这种营养差异使洞穴鱼类逐渐形成了睡眠减少的进化结果。另外，多种洞穴鱼类的进化中都出现睡眠大幅度减少、感觉系统强化的现象，这就说明睡眠减少在进化和功能方面与感觉和代谢变化有关。本研究的研究成果显示，感官能力的增强可使洞穴鱼睡眠减少，而且洞穴鱼的睡眠是弹性的，随着食物供应的季节变化或可被调整。洞穴鱼类有29类

之多，许多都是独立进化的。这就使研究者能够确定进化的发生是通过相同或不同种类机理进行的。他们研究的帕琼洞穴鱼的睡眠减少似乎是由于增加感官输入造成的，其他洞穴鱼类并非如此。

首席作者詹姆斯·扎格德是与基恩博士一起工作的佛罗里达大西洋大学的研究生，他说：“我们很吃惊地发现不同种类的洞穴鱼有多种不同机理调节睡眠减少，这是研究的一大进步。这就意味着有许多种方法可以减少睡眠，或者进化出一种睡眠少的大脑，我们将努力去找到这些机理。”

基恩、扎格德和同事用墨西哥洞穴鱼做研究是因为它们是研究性状进化的强大系统。在早期的研究中，他们在这些鱼中观察到了睡眠缺失的进化趋同。然而，这种明显的行为转变的神经机制还仍然不清楚。因为他们已经知道洞穴鱼也进化出了一条高度敏感的体测线（贯穿鱼体的一组感觉神经元），因此他们就怀疑来自神经元的感觉输入增加导致了睡眠减少。

在这个研究中，研究者在每个水池的红外光下记录洞穴鱼的行为。他们使用自动视频跟踪软件记录鱼的静止状态，把一分钟以上的静止定义为睡眠，因为这与唤醒阀的变化相对应。基恩说：“人类进入睡眠状态时就会封闭感官暗示。譬如，闭眼是大脑听觉输入减少的机制。这就是为什么当你睡着了的时候，一个人进入你房间这样的感官刺激都不大可能引起你的注意。我们认为，洞穴鱼在某种程度上失去了这种闭眼就能减少听觉输入的能力，因此导致睡眠时间减少。”

研究人员最近生成了转基因鱼系，他们将能够成像墨西哥洞穴鱼类的大脑活动，并从遗传学角度绘制其解剖差异。