果蠅不斷調節(jié)到環(huán)境溫度到時間睡覺
幾千萬年來,人類和果蠅可能沒有共同的祖先,但是控制我們的生物鐘的神經元非常相似。現(xiàn)在,密歇根大學的研究人員已經在果蠅中發(fā)現(xiàn)了一個可以告訴我們更多關于我們自己的睡眠周期的研究。使用果蠅,他們展示了生物鐘神經元如何使用感受器來持續(xù)監(jiān)測其環(huán)境溫度。他們發(fā)現(xiàn)即使溫和的溫度變化也會對控制睡眠時間的時鐘神經元產生生理影響。
這一發(fā)現(xiàn)將有助于研究人員了解神經元如何利用光環(huán)境溫度來調節(jié)哺乳動物(包括人類)的睡眠時間。他們的研究將于2月21日在Nature上發(fā)表。
“最近諾貝爾獎獲得者和許多其他實驗室的數(shù)十年工作實際上已經確定了光能如何調整時鐘的細節(jié),但溫度如何調整生物鐘的細節(jié)還不太清楚,” Swathi Yadlapalli,該研究的第一作者和UM分子,細胞和發(fā)育生物學系的博士后研究員。
“展望未來,我們可以詢問這兩種刺激如何被處理并整合到時鐘系統(tǒng)中,以及它如何影響我們的睡眠行為和其他生理過程。”
生物鐘是生化機制,允許生物組織他們的睡眠,并在一天24小時的周期中醒來。該研究的首席研究員Orie Shafer說,研究人員知道,哺乳動物的生物鐘可以控制體內溫度以控制睡眠模式。例如,我們認為人體溫度穩(wěn)定在98.6度,Shafer說,但實際上,我們的體溫全天都在變化。
“事實上,它正在波動,”謝弗說。“晝夜節(jié)律系統(tǒng)每天產生一定的溫度節(jié)奏,這是進入睡眠狀態(tài)的重要線索。”
當我們走向就寢時,這些晝夜節(jié)律鐘冷卻了我們的體內溫度。當我們滑向清醒時,這些時鐘會加熱。這與我們正在睡覺的房間的溫度無關。但是顯示果蠅中的生物鐘神經元使用外部溫度來觸發(fā)睡眠表明人類中的一些時鐘神經元可能同樣敏感。
為了研究果蠅神經元如何對外界溫度做出反應,Yadlapalli與長江大學合作,后者是Pramod Reddy實驗室的博士后研究員和UM機械工程系的Edgar Meyhofer。他們共同開發(fā)了一種光學成像和溫度控制系統(tǒng),使他們能夠在果蠅暴露于熱或冷刺激時拍攝果蠅的生物鐘網絡中的神經活動快照。
“看起來時鐘神經元能夠從外部溫度感受器獲取溫度信息,并且該信息被用于在飛行中以與人類基本相同的方式進行睡眠時間,”Shafer說。“隨著溫度的下降,這些促進睡眠的神經元變得興奮,并且真正將睡眠活動周期帶到外部溫度循環(huán)。正是在內部溫度下降時,哺乳動物睡眠會發(fā)生什么。”
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