睡眠2小時(shí)，精神一整天。這樣的夢想，正在被科學(xué)家們的努力逐漸照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。一則來自浙江大學(xué)的消息，為闡述晝夜節(jié)律回路和睡眠回路的連接機(jī)制提供了非常重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
科技日報(bào)記者近日獲悉，該校醫(yī)學(xué)院郭方研究員以果蠅為模式生物，鑒定出其腦中的晝夜節(jié)律神經(jīng)元APDN1連接到睡眠穩(wěn)態(tài)中心——橢球體EB-R2的神經(jīng)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(zhì)量�？蒲腥藛T也猜想，隨著對深度睡眠機(jī)制研究的深入，或許以后充足的睡眠不需要8個(gè)小時(shí)以上，通過調(diào)控深度睡眠，可在更快時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充精力，睡眠2小時(shí)精神一整天也不無可能。
追蹤晝夜節(jié)律神經(jīng)元的走向
相關(guān)成果已在知名期刊《神經(jīng)元》上發(fā)表。值得一提的是，2017年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、美國布蘭迪斯大學(xué)邁克爾·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(jié)律神經(jīng)元APDN1是控制睡眠的閥門，郭方和他的導(dǎo)師羅斯巴殊在以前的研究中確認(rèn)了這點(diǎn)。在2016年，約翰·霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們已鑒定出果蠅中調(diào)控睡眠穩(wěn)態(tài)的神經(jīng)元是橢球體EB-R2。
探究APDN1與橢球體EB-R2的關(guān)系，便是郭方研究的主線。
郭方團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，果蠅的APDN1神經(jīng)元有兩簇投射，分別投向果蠅大腦前側(cè)和后側(cè)。向后的一簇作用已被確認(rèn)，而向前一簇往哪個(gè)腦區(qū)投射，生物學(xué)的功能又是什么，還未可知。
郭方團(tuán)隊(duì)利用最新發(fā)明的神經(jīng)回路技術(shù)——跨突觸顯示技術(shù)，追蹤投射神經(jīng)元的走向；再通過膨脹顯微鏡放大并透明化果蠅的大腦，發(fā)現(xiàn)這簇軸突往前投射到一個(gè)叫AOTU的腦區(qū)。鈣成像技術(shù)表明，它們支配著一群特殊的TuBu神經(jīng)元，并通過其與更高腦區(qū)域的睡眠穩(wěn)態(tài)中心——橢球體EB-R2偶聯(lián)。
找到屏蔽外界信息的“防火墻”
最終郭方團(tuán)隊(duì)鑒定出果蠅的背側(cè)節(jié)律神經(jīng)元APDN1往果蠅的睡眠穩(wěn)態(tài)中心與橢球體EB-R2投射的神經(jīng)回路。神經(jīng)元APDN1作為一個(gè)“開關(guān)”調(diào)控著EB-R2，激活后的APDN1會(huì)在EB-R2中誘導(dǎo)出類似人類睡眠時(shí)的特定振蕩模式。
通過光遺傳學(xué)等行為學(xué)實(shí)驗(yàn)，郭方還發(fā)現(xiàn)，果蠅EB-R2中產(chǎn)生的特定振蕩模式是一道“防火墻”，可以“屏蔽”外界信息的輸入，讓果蠅對外界刺激不敏感�！爱�(dāng)通過人為方式打破‘防火墻’后，果蠅無法進(jìn)入深睡狀態(tài)。”郭方說。
對這道睡眠“防火墻”的研究，還是一項(xiàng)起點(diǎn)性的工作。郭方告訴記者，目前尚待解決的科學(xué)問題是，“防火墻”如何導(dǎo)致外界信息無法傳入、這一神經(jīng)回路傳遞信號的遞質(zhì)是什么、具體內(nèi)部機(jī)制等，他們講進(jìn)一步深入研究。
本報(bào)記者江耘實(shí)習(xí)生洪恒飛通訊員柯溢能
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