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溫度高容易犯困?Nature 表示恰恰相反



我們一直說空調溫度調太高容易犯困,仿佛人體會對環境中較高的溫度做出反應,進入睡眠模式一般。然而,本周發表在頂尖學術期刊《自然》上的一項研究卻表明,大腦中的一些關鍵神經元會不斷監控溫度,而較低的溫度會讓它們激活,催生睡意。這項看起來有悖常識的發現和生物鐘有關。

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▲睡眠好不好,溫度很重要(圖片來源:Pixabay)

生物鐘是生物學中的一個重大發現。幾代科學家的努力發現,晝夜交替帶來的光線和溫度變化,會通過生物鐘影響到生物的生理、行為、乃至代謝。2017 年的諾貝爾生理學或醫學獎,也是對這些發現最好的認可。

“諾貝爾獎得主以及其他實驗室幾十年來的工作,很好地解釋了光會如何調控生物鐘,但溫度調控生物鐘的細節還不是很清楚?!痹撗芯康墓餐谝蛔髡?,美國密西根大學(University of Michigan)分子、細胞與發育生物學系的 Swathi Yadlapalli 博士說道。

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▲該研究的通訊作者 Orie T. Shafer 教授(左二)與共同第一作者 Swathi Yadlapalli 博士(左三)(圖片來源:Shafer 教授實驗室)

為了了解生物鐘如何獲取溫度信息,研究人員們與密西根大學機械工程系的學者們展開合作,并在共同第一作者 Chang Jiang 博士的協助下,開發了一款即能光學成像,又能調控溫度的系統。隨后,他們在模式生物果蠅中開展研究,想要了解在高溫或低溫的刺激下,果蠅控制生物鐘的神經網絡里會出現怎樣的變化。

研究發現,當溫度較低時,果蠅腦中的 DN1ps 神經元(posterior dorsal neurons 1)會被激活,而這一現象會被較高的溫度所抑制。有趣的是,這是一類能“醞釀睡意”的神經元。換句話說,當這些神經元感受到低溫時,就會讓生物產生困意,昏昏欲睡。

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▲這些神經元在低溫下變得活躍(圖片來源:《自然》)

可這些神經元又是怎樣去感知溫度的呢?為了回答這個問題,研究人員們進一步對果蠅的大腦進行了分析。先前的一些研究表明,果蠅的觸毛(aristae)中含有感受溫度的受體。研究人員因此移除了果蠅的觸毛,想了解溫度是否還會影響到 DN1ps 神經元的激活。果不其然,移除了觸毛的果蠅,DN1ps 隨低溫的激活受到了嚴重影響。而單獨取出的果蠅大腦在低溫下,也不會引起 DN1ps 神經元的激活。這些結果表明,雖然位于大腦之中,這些 DN1ps 神經元的正常工作,卻需要依靠外周感受溫度的受體。

“看起來,生物鐘神經元能從外部的溫度受體里獲得溫度的信息,用來指導果蠅何時入睡。這套機制從根本上看,和人類是一樣的,”該研究的通訊作者、密西根大學的 Orie T. Shafer 教授說道:“當溫度下降時,這些促進睡眠的神經元會被激活,讓睡眠活動的周期與外部氣溫的周期同步化。這也能解釋哺乳動物為何在體溫下降時開始睡眠?!?/span>

如果人類經證實,的確有著一致的生物學機制,那么當我們晚上失眠時,或許調低空調溫度,會是一個不錯的催眠方式。




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