我们都熟悉这种感觉——在不安的夜晚醒来,才意识到这将是非常漫长、昏昏欲睡的一天。最近的研究表明,蜜蜂也对睡眠剥夺很敏感,尽管一杯咖啡可能会让你早上兴奋起来,但蜜蜂就没有那么幸运了。
柏林自由大学的神经生物学家发现,睡眠不足的蜜蜂无法记住前一天学到的东西,这一发现可能有助于科学家发现睡眠和记忆形成过程中涉及的神经过程。他们于10月25日在《实验生物学杂志》上发表了他们的研究成果。
“我们最初的想法是,我们可以在蜜蜂身上寻找学习和记忆的神经基质,因为它们有极好的记忆力,很容易训练,而且我们对它们的神经元水平的大脑非常了解,”研究合著者兰道夫·门泽尔说。
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在描述了蜜蜂在新的地点被释放时如何找到回家的路之后,科学家们捕捉到蜜蜂,然后在距离蜂巢约600米的不熟悉区域释放它们。除了跟踪蜜蜂返回家园所需的时间外,研究人员还监测了蜜蜂的睡眠。蜜蜂除了较长时间的夜间睡眠外,白天还会进行短暂的午睡。(打盹的蜜蜂很容易被发现,因为它们的触角会下垂。)科学家们通过亲自观察蜜蜂,以及通过无线射频设备跟踪它们的活动来进行观察,他们将这些设备粘在一些昆虫身上。
研究人员首先证实,找到新的回家路线并没有改变其他觅食行为,尽管这确实导致了夜间前半段睡眠时间的增加。研究小组好奇这种变化是否可能反映某种学习或记忆过程,于是决定看看当蜜蜂的睡眠受到干扰时会发生什么,他们有选择地将昆虫放在一个盒子中,该盒子轻轻地搅动了大约八个小时,使它们难以放松并获得良好的夜间睡眠。
第二天,研究人员发现,当从一个新的地点被带回家时,睡眠不足的蜜蜂和睡眠充足的蜜蜂的表现没有差异。换句话说,缺乏睡眠显然并没有抑制蜜蜂的学习过程。“这表明,有些形式的学习似乎完全独立于睡眠,”门泽尔说。
然而,科学家们观察到,当蜜蜂第二天被带到新的地点时,存在显着且明显的差异。这一次,睡眠良好的蜜蜂比前一天更快地找到回家的路,并且迷路的也更少。这一观察结果表明,睡眠充足的蜜蜂从前一天的经验中学习了。然而,昏昏欲睡的蜜蜂在第二天的回家时间与第一天的时间大致相同,并且同样容易迷路。
作者得出结论,如果没有睡眠,蜜蜂的大脑就无法正确巩固前一晚的记忆。如果他们是正确的,这一发现增加了越来越多的证据,这些证据来自许多人类和动物研究,表明睡眠在记忆和学习中起着重要作用。
一些未参与这项研究的研究人员认为,需要进行更多研究来澄清这一发现。“我们所有人,尤其是在睡眠不足后,最近学习的任务表现得更差,但在随后的睡眠后可能会正确地执行这些任务。换句话说,巩固的记忆可能无法在昏昏欲睡的动物中被访问,”加州大学洛杉矶分校的杰罗姆·西格尔说。西格尔担心需要额外的测量来区分记忆和任务表现。
尽管如此,这项研究仍然是重要的一步。德国吕贝克大学的神经内分泌学家扬·博恩赞扬了这项研究,“我认为这对整个领域来说是一个非常有价值的发现——它表明,当蜜蜂不睡觉或休息时,记忆的形成会受到阻碍。”
博恩补充说,这一发现支持了复杂的记忆需要某种离线处理(例如睡眠)才能形成的原则。“大脑越简单,”博恩说,“就越容易找到这种巩固过程的机制。”