果蠅揭示睡眠秘密

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儘管你耳邊的嗡嗡聲可能會告訴你並非如此,但蒼蠅確實睡覺。但是,睡眠對於蒼蠅的目的——以及為什麼從無脊椎動物到哺乳動物(如人類)的動物都要睡覺——仍然是一個謎,尤其因為僅僅是簡單的休息似乎就能為疲憊的肌肉帶來類似的恢復益處。最近的研究暗示睡眠可能在記憶形成中起作用,而關於果蠅的新研究證實了這一目的,並揭示了其背後的一些遺傳機制。

聖地亞哥神經科學研究所的 Indrani Ganguly-Fitzgerald 和她的同事選擇果蠅有兩個原因:它們已知會睡覺,並且它們微小大腦的大小和豐富程度取決於年輕時的經歷。與更善於交際的同類相比,在生命早期被隔離的蒼蠅會發育出更小的大腦,突觸也更少。而且幼年蒼蠅比成年蒼蠅需要更多的睡眠。

為了測試這兩個事實之間的聯絡,神經科學家隔離了一些幼年蒼蠅。五天後,這些孤獨者比他們社交化的同類睡得明顯更少,白天只睡 15 分鐘的小覺,而其他蒼蠅則大約睡一小時的整塊睡眠。這種睡眠偏好持續存在。在社交化的蒼蠅中,即使保持它們清醒狀態也不會重置它們的睡眠偏好;一旦不受干擾,它們就會恢復正常的、更長的睡眠時間表。並且它們需要的睡眠量與它們接觸的其他成年蒼蠅的數量成正比增加。


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研究人員還想揭示這種現象的原因,這種現象與蒼蠅家中的空間大小或性活動無關。也不能歸因於一般活動;被隔離和社交化的蒼蠅的運動量是相等的。但是,當研究人員在黑暗中飼養蒼蠅或剝奪它們的嗅覺時,即使是社交化的蒼蠅也停止了大量睡眠。當社交匱乏的蒼蠅成年後加入群體時,它們開始睡更長時間;在兩種社交狀態之間切換始終會促使睡眠發生變化。

透過分析這些蒼蠅的大腦,神經科學家發現,被隔離的蒼蠅的神經遞質多巴胺減少了三分之一,而人為地操縱這些水平可以產生所需的睡眠狀態。此外,透過敲除某些與記憶相關的基因,研究人員可以改變蒼蠅的睡眠需求。他們還發現,受過訓練的蒼蠅——過去曾被拒絕的雄性蒼蠅因為這種記憶而未能向新的雌性求愛——比它們未受訓練的同類睡得更久,並且在訓練中不被允許睡覺的蒼蠅沒有形成預期的拒絕記憶。“睡眠和神經元活動可能不可避免地交織在一起,”研究人員在 9 月 22 日的《科學》雜誌上寫道。而且由於人類和蒼蠅共享大部分基因組,研究昆蟲的睡眠和記憶可能使我們最終了解我們自己。正如 Ganguly-Fitzgerald 所說:“在已知會導致人類疾病的所有基因中,超過 60% 存在於果蠅中。”

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