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果蝇的身体藏着你失眠的秘密

2018-02-01章咪佳

畅谈 2018年22期
关键词:脑电波果蝇节律

章咪佳

近日,《2018年中国睡眠指数报告》表明:68%的年轻人都表示“晚上睡不够,白天起不来”。生活在一周七天24小时都可能是工作日的全球化时代,人类正在进入_种大失眠时代。

但是不用太多悲观和焦虑,人类可能还有办法能够让睡意重新来袭一一近日,浙江大学基础医学院神经科学中心郭方课题组在神经科学顶级期刊《Neuron》上在线发表研究论文。这项研究首次鉴定出果蝇大脑中的几组关键的节律神经元,解释了果蝇如何睡一个安稳觉。而果蝇的睡眠特点和体内的一些最关键基因,和人类具有很大的相似性,因此这项研究将对改善人类睡眠有新的启发。

它是决定你何时入睡的指挥官

对普通人来讲,果蝇也很常见。从烂水果上突然扎堆飞出来的小虫子们,就是果蝇,每一只就芝麻粒大小。这些身长不过2毫米的小家伙,是许多科学家的最爱,特别是研究神经科学的一一因为相比高等哺乳动物超过2万个与节律相关的神经核团,果蝇大脑中控制节律的神经元数量非常少,只有约75对150个节律神经元组成的神经回路。

“所以我们能够很陕地筛选出每一个节律神经元对果蝇各种行为的影响。”郭方说。

为何有的人能够这样高效地入睡?郭方的实验室里.果蝇要接受—系列睡眠测试,帮助人类回答这些疑问。

郭方发明制作了一个边长20厘米的全封闭盒子,里面有96宫格,每一格都是一只果蝇的“独栋别墅”。而盒子顶上有摄像头,实时记录每一只果蝇的表现。

此前,已有研究证明果蝇和人类一样,体内有生物钟:白天活动,夜里睡觉。就算被放入实验室的“极夜”环境(不见光的全黑环境)中,它们依然能保持自己的“白天活动、夜里休眠”的节奏。现在在盒子的两侧,有两束波长不同的光源一一打开红光,就会激活果蝇脑中的神经元;绿光则会关掉神经元的活性。

课题组由此发现一组功能相反的神经元:当睡觉时间到来时,一部分神经元就会活跃起来,一边传递睡眠指令,一边去抑制另一些神经元,不能让它们兴奋起来,打扰到果蝇的睡眠。

“这也是为什么睡著的时候,不太会动的原因。”郭方说。

这一觉睡得好不好的秘密

一个人需要睡多长时间? 2017年,约翰霍普金斯大学的科学家已经鉴定出:果蝇的大脑中央,有一个名叫EB-R2、长得像个方向盘的神经元,决定了生物需要睡多久。

这一阶段的实验,住在宫格“别墅”里的果蝇,要经历频繁被惊醒的睡眠一一每隔30分钟被猛烈撞击一下,惊醒的它们茫然四顾:发生什么事了?然后抓狂暴走,发现没什么事,又再睡回去。

郭方课题组首次观察到:接到指令后,一些神经元会发生高频脑电波振荡。这种振荡越频繁,睡眠质量就越高,它们能够帮助生物屏蔽掉有可能打扰睡眠的外界干扰。如果可以影响或诱导这种脑电波的发生频率,让人类保持更长时间的高效深度睡眠,那么我们将来可能少睡几个小时,也能维持一整天的充足精力。

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