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睡眠2小时如何能精神一整天? 梦中果蝇给出答案

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睡眠2小时,精神一整天。这样的梦想,正在被科学家们的努力逐渐照进现实。一则来自浙江大学的消息,为阐述昼夜节律回路和睡眠回路的连接机制提供了非常重要的实验依据。

科技日报记者近日获悉,该校医学院郭方研究员以果蝇为模式生物,鉴定出其脑中的昼夜节律神经元APDN1连接到睡眠稳态中心——椭球体EB-R2的神经回路。通过研究,未来可以通过药物治愈失眠,让轻度睡眠患者拥有更好的睡眠质量。科研人员也猜想,随着对深度睡眠机制研究的深入,或许以后充足的睡眠不需要8个小时以上,通过调控深度睡眠,可在更快时间内补充精力,睡眠2小时精神一整天也不无可能。

追踪昼夜节律神经元的走向

相关成果已在知名期刊《神经元》上发表。值得一提的是,2017年诺贝尔生理学和医学奖获得者、美国布兰迪斯大学迈克尔·罗斯巴殊教授与郭方研究员为论文的共同通讯作者。

果蝇的昼夜节律神经元APDN1是控制睡眠的阀门,郭方和他的导师罗斯巴殊在以前的研究中确认了这点。在2016年,约翰·霍普金斯大学的科学家们已鉴定出果蝇中调控睡眠稳态的神经元是椭球体EB-R2。

探究APDN1与椭球体EB-R2的关系,便是郭方研究的主线。

郭方团队发现,果蝇的APDN1神经元有两簇投射,分别投向果蝇大脑前侧和后侧。向后的一簇作用已被确认,而向前一簇往哪个脑区投射,生物学的功能又是什么,还未可知。

郭方团队利用最新发明的神经回路技术——跨突触显示技术,追踪投射神经元的走向;再通过膨胀显微镜放大并透明化果蝇的大脑,发现这簇轴突往前投射到一个叫AOTU的脑区。钙成像技术表明,它们支配着一群特殊的TuBu神经元,并通过其与更高脑区域的睡眠稳态中心——椭球体EB-R2偶联。

找到屏蔽外界信息的“防火墙”

最终郭方团队鉴定出果蝇的背侧节律神经元APDN1往果蝇的睡眠稳态中心与椭球体EB-R2投射的神经回路。神经元APDN1作为一个“开关”调控着EB-R2,激活后的APDN1会在EB-R2中诱导出类似人类睡眠时的特定振荡模式。

通过光遗传学等行为学实验,郭方还发现,果蝇EB-R2中产生的特定振荡模式是一道“防火墙”,可以“屏蔽”外界信息的输入,让果蝇对外界刺激不敏感。“当通过人为方式打破‘防火墙’后,果蝇无法进入深睡状态。”郭方说。

对这道睡眠“防火墙”的研究,还是一项起点性的工作。郭方告诉记者,目前尚待解决的科学问题是,“防火墙”如何导致外界信息无法传入、这一神经回路传递信号的递质是什么、具体内部机制等,他们讲进一步深入研究。(记者江耘实习生洪恒飞通讯员柯溢能)

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