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果蝇研究告诉你:为什么热会使人困倦?
时间:2022-09-18   作者:admin  点击数:

一项关于果蝇的研究揭示了一种促进在热天中午打盹的脑回路。你可能会发现自己在最热的夏日里在中午时分不知不觉睡着了。在世界的一些地方,在一天中最热的时候安排"午睡"和关闭商店是一种习惯。事实上,生物学--不仅仅是文化--可能是造成这种情况的原因。

人类行为受到温度的全面影响,包括饮食和活动水平以及睡眠-觉醒周期。在夏天,我们可能难以入睡,而在冬天,我们可能需要更长的时间才能下床。然而,感觉神经元和控制这一周期的神经元之间的关系并不十分清楚。

西北大学的神经生物学家已经发现了一些暗示,知道在这过程中发生了什么。根据刚刚发表在《当代生物学》上的一项新研究,果蝇在生物学上被设定为在一天中打盹。这篇新论文是他们在2020年发表的《生物学》杂志的后续文章,该杂志发现了一个专门在寒冷条件下活跃的大脑温度计,并研究了一个类似于高温下的"温度计"电路。

苍蝇打盹

果蝇研究告诉你:为什么热会使人困倦?

在这个实验中,苍蝇被预设为在中午进行午睡。资料

温伯格文理学院的神经生物学副教授MarcoGallio说:"温度的变化对人类和动物的行为都有很大影响,并为动物提供了一个提示,即是适应季节变化的时间。温度对睡眠的影响可能相当极端,一些动物决定睡掉整个季节--想想冬眠的熊--但介导温度和睡眠中心之间互动的具体脑回路在很大程度上仍未被描绘出来。"

该研究的主要作者Gallio指出,果蝇是研究"我们为什么要睡觉"和"睡眠对大脑有什么作用"等重要问题的一个特别有用的模型,因为它们不会像人那样试图扰乱本能,例如当他们熬夜学习时。它们还使研究人员有可能调查生物途径如何受到光和温度等外部线索的影响。

保持更长时间的细胞

这篇论文首次确定了苍蝇头部的"绝对热"受体,它们对高于约77华氏度(25摄氏度)的温度做出反应--这是苍蝇最喜欢的温度。事实证明,常见的实验室果蝇(Drosophila)通过与人类形成密切的联系,几乎已经出现在地球的任何角落,不足为奇的是,它最喜欢的温度也与许多人类的温度相符。

正如他们根据之前关于低温的论文结果所预期的那样,研究人员发现,接受热信息的大脑神经元是调节睡眠的更广泛系统的一部分。当与冷电路平行的热电路活跃时,促进午间睡眠的目标细胞会保持更长的时间。这导致了午间睡眠的增加,使苍蝇远离一天中最热的部分。

这项研究是由一项为期10年的倡议促成的,该倡议产生了第一个完整的动物(苍蝇)神经连接图,称为连接组。有了连接组,研究人员可以进入一个计算机系统,告诉他们苍蝇的每一个~10万个脑细胞的所有可能的大脑连接。然而,即使有了这个极其详细的路线图,研究人员仍然需要弄清楚大脑中的信息是如何从A点到B点的,这篇论文有助于填补这一空白。

加利奥认为,高温与低温的不同电路是有道理的,因为"高温和低温对生理和行为的影响截然不同",他说。这种分离也可能反映了基于地球冷热循环的进化过程。例如,睡眠的大脑中心可能在人类中被特定的感觉回路直接锁定,这种可能性现在可以根据这项工作进行研究。

接下来的步骤

接下来,Gallio的团队希望弄清楚冷和热回路的共同目标,以发现各自如何影响睡眠。

"该论文的第一作者、Gallio实验室的博士后研究员MichaelAlpert说:"我们确定了一个神经元,它可能是冷热温度对果蝇睡眠和活动影响的一个整合点。"这将是有趣的后续研究的开始"。

Gallio补充说,该团队有兴趣研究温度对行为和生理的长期影响,以了解全球变暖的影响,看看物种对变化的适应性如何。

"人们可能会选择在热天午睡,在世界的某些地方,这是一种文化规范,但你选择什么,什么是编入你的?当然,这不是苍蝇的文化,所以实际上可能有一个非常强大的潜在生物机制,在人类中被忽视了。"

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