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毁三观……温度高容易犯困?Nature表示恰恰相反!

2018/02/26 来源:学术经纬
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导读
我们一直说空调温度调太高容易犯困,仿佛人体会对环境中较高的温度做出反应,进入睡眠模式一般。然而,本周发表在顶尖学术期刊《自然》上的一项研究却表明,大脑中的一些关键神经元会不断监控温度,而较低的温度会让它们激活,催生睡意。这项看起来有悖常识的发现和生物钟有关。


睡眠好不好,温度很重要(图片来源:Pixabay)

本文转载自“学术经纬”。

生物钟是生物学中的一个重大发现。几代科学家的努力发现,昼夜交替带来的光线和温度变化,会通过生物钟影响到生物的生理、行为、乃至代谢。2017年的诺贝尔生理学或医学奖,也是对这些发现最好的认可。

“诺贝尔奖得主以及其他实验室几十年来的工作,很好地解释了光会如何调控生物钟,但温度调控生物钟的细节还不是很清楚。”该研究的共同第一作者,美国密西根大学(University of Michigan)分子、细胞与发育生物学系的Swathi Yadlapalli博士说道。


▲该研究的通讯作者Orie T. Shafer教授(左二)与共同第一作者Swathi Yadlapalli博士(左三)(图片来源:Shafer教授实验室)

为了了解生物钟如何获取温度信息,研究人员们与密西根大学机械工程系的学者们展开合作,并在共同第一作者Chang Jiang博士的协助下,开发了一款即能光学成像,又能调控温度的系统。随后,他们在模式生物果蝇中开展研究,想要了解在高温或低温的刺激下,果蝇控制生物钟的神经网络里会出现怎样的变化。

研究发现,当温度较低时,果蝇脑中的DN1ps神经元(posterior dorsal neurons 1)会被激活,而这一现象会被较高的温度所抑制。有趣的是,这是一类能“酝酿睡意”的神经元。换句话说,当这些神经元感受到低温时,就会让生物产生困意,昏昏欲睡。


▲这些神经元在低温下变得活跃(图片来源:《自然》)

可这些神经元又是怎样去感知温度的呢?为了回答这个问题,研究人员们进一步对果蝇的大脑进行了分析。先前的一些研究表明,果蝇的触毛(aristae)中含有感受温度的受体。研究人员因此移除了果蝇的触毛,想了解温度是否还会影响到DN1ps神经元的激活。果不其然,移除了触毛的果蝇,DN1ps随低温的激活受到了严重影响。而单独取出的果蝇大脑在低温下,也不会引起DN1ps神经元的激活。这些结果表明,虽然位于大脑之中,这些DN1ps神经元的正常工作,却需要依靠外周感受温度的受体。

“看起来,生物钟神经元能从外部的温度受体里获得温度的信息,用来指导果蝇何时入睡。这套机制从根本上看,和人类是一样的,”该研究的通讯作者、密西根大学的Orie T. Shafer教授说道:“当温度下降时,这些促进睡眠的神经元会被激活,让睡眠活动的周期与外部气温的周期同步化。这也能解释哺乳动物为何在体温下降时开始睡眠。”

如果人类经证实,的确有着一致的生物学机制,那么当我们晚上失眠时,或许调低空调温度,会是一个不错的催眠方式。

参考资料:

[1] Circadian clock neurons constantly monitor environmental temperature to set sleep timing

[2] Getting sleepy? Fruit flies constantly tune into environmental temperature to time sleep

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