PLoS Biology：疲倦的动物如何保持清醒?

新的研究提供了快速入睡或完全清醒的线索。通过对果蝇的研究，研究人员发现，大脑神经元能够帮助果蝇在危险情况下保持清醒，帮助它们在紧张的一天之后入睡。圣路易斯的华盛顿大学医学院和堪萨斯城的密苏里大学的研究结果发表在《公共科学图书馆·生物学》杂志上，可能会带来治疗失眠和改善人们睡眠质量的新方法。

　　

   

   

图片:果蝇背部扇形的身体是大脑中的一个结构，它控制着它们的睡眠行为。位于圣路易斯的华盛顿大学医学院和密苏里大学堪萨斯城分校的研究人员发现，果蝇背部扇形身体的大脑神经元能够帮助它们在危险的情况下保持清醒，帮助它们在紧张的一天之后入睡。      

新的研究提供了快速入睡或完全清醒的线索。通过对果蝇的研究，研究人员发现，大脑神经元能够帮助果蝇在危险情况下保持清醒，帮助它们在紧张的一天之后入睡。圣路易斯华盛顿大学医学院和密苏里大学堪萨斯城分校的研究结果发表在公共科学图书馆生物学这可能会带来治疗失眠和改善人们睡眠质量的新方法。

华盛顿大学神经科学教授、通讯作者保罗·肖博士说:“如果你生病了，或者睡眠不足，或者你刚学了新东西，你会睡得更多。”“但如果有危险发生，你的大脑会说，‘不，不，不，不。还没到睡觉的时候。我不管你有多累。’调节睡眠的神经元能够区分安全睡眠和危险睡眠之间的区别。”

果蝇的睡眠习惯和人类很像。苍蝇白天活动，晚上睡觉，喜欢在下午打个盹，尤其是在炎热的天气。咖啡因让它们保持清醒，让我们入睡的药物对苍蝇也有效。

不过，它们有一个关键的区别:它们的大脑比我们的小100万倍，这使得识别每个神经元在控制苍蝇行为方面所起的作用成为可能。Shaw和共同通信作者Stephane Dissel博士——密苏里大学生物科学助理教授，在华盛顿大学博士后研究员期间开始了这个项目——关注控制苍蝇是睡还是醒的24个大脑神经元。

这些神经元通过被称为神经递质的化学信使接收和响应其他神经元发出的睡眠信号。研究人员调查了影响睡眠行为的经历是否会改变这24个神经元对促进清醒的神经递质多巴胺的反应;促进睡眠的谷氨酸;以及阿拉抑素A，它也能促进清醒。阿拉抑素A在喂养行为中起着作用。作为这项研究的一部分，研究人员表明，它也在调节睡眠中发挥作用。

睡眠加强记忆和学习，培养创造力。在经历了智力挑战的一天后，人和苍蝇都睡得更多。作为这项研究的一部分，研究人员表明，生活在拥挤的社会环境中或学习一种新行为会触发果蝇睡眠神经元的分子变化，使它们对多巴胺不那么敏感，因此更困。

另一方面，当研究人员在果蝇睡觉时定期摇晃它们所居住的小瓶来警告它们时，果蝇的大脑会同时产生阿拉抑素A和谷氨酸。两种相反的睡眠信号的结合使果蝇在疲劳的情况下保持清醒，以应对它们所认为的危险情况。自然失眠症果蝇的睡眠神经元对睡眠神经递质的反应异常，这表明它们的大脑在调节睡眠方面存在先天缺陷。这种昆虫孵化后的睡眠时间只有正常苍蝇的一半。

“很多人都睡不好觉，我们真的不知道原因，”肖说。“我们的数据表明，大脑中的睡眠中枢如何解释神经信号存在一种遗传倾向。如果这个系统出了问题，那么你就会得到这些相互矛盾的信号:你很累，但你无法入睡。通过了解这些相互矛盾的信号是如何产生的，我们可以开始思考如何为人们设计治疗方法。”

有趣的是，有一种干预措施似乎对睡眠质量产生了持久的改善:限时喂食。果蝇通常一整天都在进食，但在这项研究中，研究人员将果蝇的进食时间限制在上午8点到下午5点之间。一周后，果蝇的睡眠神经元对多巴胺更加敏感，在恢复正常进食计划后，这种敏感性持续了数天。研究人员说，果蝇的睡眠时间减少了，但它们没有表现出疲劳的迹象，这表明它们的睡眠质量有所改善。

“限时进食是目前的热门话题。”该研究声称，将食物摄入限制在一天中的特定时段有助于睡眠质量更好，并保持健康的体重。这种方法对人类有效的证据是混杂的。但在苍蝇中，我们的数据表明，睡眠质量会随着时间限制的进食而改善。有可能在限时喂养和睡眠调节之间存在交集，我们可以利用这一点帮助人们睡得更好。”

文章标题

Sleep promoting neurons remodel their response properties to calibrate sleep drive with environmental demands