睡眠2小時精神一整天 夢中果蠅給出答案

睡眠2小時,精神一整天。這樣的夢想,正在被科學家們的努力逐漸照進現實。一則來自浙江大學的消息,為闡述晝夜節律回路和睡眠回路的連接機制提供了非常重要的實驗依據。

科技日報記者最近獲悉,該校醫學院郭方研究員以果蠅為模式生物,鑒定出其腦中的晝夜節律神經元APDN1連接到睡眠穩態中心——橢球體EB-R2的神經回路。通過研究,未來可以通過藥物治愈失眠,讓輕度睡眠患者擁有更好的睡眠質量。科研人員也猜想,隨著對深度睡眠機制研究的深入,或許以後充足的睡眠不需要8個小時以上,通過調控深度睡眠,可在更快時間內補充精力,睡眠2小時精神一整天也不無可能。

追蹤晝夜節律神經元的走向

相關成果已在知名期刊《神經元》上發表。值得一提的是,2017年諾貝爾生理學和醫學獎獲得者、美國布蘭迪斯大學麥克·羅斯巴殊教授與郭方研究員為論文的共同通訊作者。

果蠅的晝夜節律神經元APDN1是控制睡眠的閥門,郭方和他的導師羅斯巴殊在以前的研究中確認了這點。在2016年,約翰·霍普金斯大學的科學家們已鑒定出果蠅中調控睡眠穩態的神經元是橢球體EB-R2。

探究APDN1與橢球體EB-R2的關係,便是郭方研究的主線。

郭方團隊發現,果蠅的APDN1神經元有兩簇投射,分別投向果蠅大腦前側和後側。向後的一簇作用已被確認,而向前一簇往哪個腦區投射,生物學的功能又是什麼,還未可知。

郭方團隊利用最新發明的神經回路技術——跨突觸顯示技術,追蹤投射神經元的走向;再通過膨脹顯微鏡放大並透明化果蠅的大腦,發現這簇軸突往前投射到一個叫AOTU的腦區。鈣成像技術表明,它們支配著一群特殊的TuBu神經元,並通過其與更高腦區域的睡眠穩態中心——橢球體EB-R2偶聯。

找到屏蔽外界信息的「防火牆」

最終郭方團隊鑒定出果蠅的背側節律神經元APDN1往果蠅的睡眠穩態中心與橢球體EB-R2投射的神經回路。神經元APDN1作為一個「開關」調控著EB-R2,激活後的APDN1會在EB-R2中誘導出類似人類睡眠時的特定振蕩模式。

通過光遺傳學等行為學實驗,郭方還發現,果蠅EB-R2中產生的特定振蕩模式是一道「防火牆」,可以「屏蔽」外界信息的輸入,讓果蠅對外界刺激不敏感。「當通過人為方式打破‘防火牆’後,果蠅無法進入深睡狀態。」郭方說。

對這道睡眠「防火牆」的研究,還是一項起點性的工作。郭方告訴記者,目前尚待解決的科學問題是,「防火牆」如何導致外界信息無法傳入、這一神經回路傳遞信號的遞質是什麼、具體內部機制等,他們講進一步深入研究。