果蝇揭示睡眠秘密

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尽管你耳边的嗡嗡声可能会告诉你并非如此,但苍蝇确实睡觉。但是,睡眠对于苍蝇的目的——以及为什么从无脊椎动物到哺乳动物(如人类)的动物都要睡觉——仍然是一个谜,尤其因为仅仅是简单的休息似乎就能为疲惫的肌肉带来类似的恢复益处。最近的研究暗示睡眠可能在记忆形成中起作用,而关于果蝇的新研究证实了这一目的,并揭示了其背后的一些遗传机制。

圣地亚哥神经科学研究所的 Indrani Ganguly-Fitzgerald 和她的同事选择果蝇有两个原因:它们已知会睡觉,并且它们微小大脑的大小和丰富程度取决于年轻时的经历。与更善于交际的同类相比,在生命早期被隔离的苍蝇会发育出更小的大脑,突触也更少。而且幼年苍蝇比成年苍蝇需要更多的睡眠。

为了测试这两个事实之间的联系,神经科学家隔离了一些幼年苍蝇。五天后,这些孤独者比他们社交化的同类睡得明显更少,白天只睡 15 分钟的小觉,而其他苍蝇则大约睡一小时的整块睡眠。这种睡眠偏好持续存在。在社交化的苍蝇中,即使保持它们清醒状态也不会重置它们的睡眠偏好;一旦不受干扰,它们就会恢复正常的、更长的睡眠时间表。并且它们需要的睡眠量与它们接触的其他成年苍蝇的数量成正比增加。


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研究人员还想揭示这种现象的原因,这种现象与苍蝇家中的空间大小或性活动无关。也不能归因于一般活动;被隔离和社交化的苍蝇的运动量是相等的。但是,当研究人员在黑暗中饲养苍蝇或剥夺它们的嗅觉时,即使是社交化的苍蝇也停止了大量睡眠。当社交匮乏的苍蝇成年后加入群体时,它们开始睡更长时间;在两种社交状态之间切换始终会促使睡眠发生变化。

通过分析这些苍蝇的大脑,神经科学家发现,被隔离的苍蝇的神经递质多巴胺减少了三分之一,而人为地操纵这些水平可以产生所需的睡眠状态。此外,通过敲除某些与记忆相关的基因,研究人员可以改变苍蝇的睡眠需求。他们还发现,受过训练的苍蝇——过去曾被拒绝的雄性苍蝇因为这种记忆而未能向新的雌性求爱——比它们未受训练的同类睡得更久,并且在训练中不被允许睡觉的苍蝇没有形成预期的拒绝记忆。“睡眠和神经元活动可能不可避免地交织在一起,”研究人员在 9 月 22 日的《科学》杂志上写道。而且由于人类和苍蝇共享大部分基因组,研究昆虫的睡眠和记忆可能使我们最终了解我们自己。正如 Ganguly-Fitzgerald 所说:“在已知会导致人类疾病的所有基因中,超过 60% 存在于果蝇中。”

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