入睡難,還容易醒?拯救人類睡眠的密碼藏在果蠅的身體裡

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  浙江在線11月2日訊(記者 章咪佳)《百年孤獨》裡那個全村人睡不著覺的馬康多村 ,可能已經散佈在今天的全球各地瞭——

  《2018年中國睡眠指數報告》表明:68%的年輕人都表示“晚上睡不夠 ,白天起不來”  。生活在一周七天24小時都可能是工作日的全球化時代  ,人類正在進入一種大失眠時代 。

  但是不用太多悲觀和焦慮  ,人類可能還有辦法能夠讓睡意重新來襲——

  近日  ,浙江大學基礎醫學院神經科學中心郭方課題組在神經科學頂級期刊《Neuron》上在線發表研究論文:

  這項研究首次鑒定出果蠅大腦中的幾組關鍵的節律神經元 ,解釋瞭果蠅如何睡一個安穩覺  。而果蠅的睡眠特點和體內的一些最關鍵基因  ,和人類具有很大的相似性  ,因此基於果蠅的這項研究  ,將對改善人類睡眠有新的啟發  。

  得過五次諾獎的果蠅傢族

  郭方的研究是從果蠅開始的  。

  他的導師  ,佈蘭迪斯大學的Michael Rosbash教授  ,因發現控制晝夜節律的分子機制 ,與Jeffrey Hall和Michael Young兩位教授共同獲得2017年諾貝爾獎生理學/醫學獎  。他們的研究對象  ,也是果蠅  。

  Rosbash教授獲獎後  ,郭方和課題組的同仁為老板準備瞭一個蛋糕 ,奶油頂上趴著一隻果蠅  ,人類寫著賀詞:這是果蠅的大日子  !

  這樣的大日子  ,果蠅見怪不怪瞭  ,它們是地球上拿過諾獎最多的傢族:至今為止  ,世界上已經有五個諾貝爾生物醫學獎 ,頒發給瞭以果蠅為對象的研究  。

  對普通人來講 ,果蠅也很常見 。從爛水果上突然紮堆飛出來的小蟲子們  ,就是果蠅  ,每一隻就芝麻粒大小 。

  這些身長不過2毫米的小傢夥  ,是許多科學傢的最愛 ,特別是研究神經科學的——因為相比高等哺乳動物超過2萬個與節律相關的神經核團  ,果蠅大腦中控制節律的神經元數量非常少 ,隻有約75對150個節律神經元組成的神經回路  。

  “所以我們能夠很快地篩選出每一個節律神經元對果蠅各種行為的影響 。”郭方說  。

  而且果蠅的一生短而精:25℃時  ,它們每隔10至12天就能產生一代子孫;果蠅活一個月相當於小鼠過一年;果蠅個子小  ,一個小試管就能裝幾十上百隻  。一個做果蠅的實驗室裡  ,通常貯備個幾萬、幾十萬果蠅都很正常  。

  它是決定你何時入睡的指揮官

  記者有位朋友是睡神  ,電視機還大音量地開著  ,她也能沉沉睡去  。因為每天都保持著優質的睡眠  ,讓她成為朋友圈裡公認的元氣少女  。

  為何有的人能夠這樣高效地入睡  ?

  郭方的實驗室裡  ,果蠅要接受一系列睡眠測試  ,幫助人類回答這些疑問  。

  郭方發明制作瞭一個邊長20厘米的全封閉盒子 ,裡面有96宮格 ,每一格都是一隻果蠅的“獨棟別墅”  。而盒子頂上有攝像頭  ,實時記錄每一隻果蠅的表現 。

  此前  ,諾獎得主Rosbash教授的研究已經證明果蠅和人類一樣  ,體內有生物鐘:白天活動 ,夜裡睡覺  。就算被放入實驗室的“極夜”環境(不見光的全黑環境)中  ,它們依然能保持自己的“白天活動、夜裡休眠”的節奏 。

  而在盒子的兩側  ,有兩束波長不同的光源——打開紅光 ,就會激活果蠅腦中的神經元;綠光則會關掉神經元的活性  。

  課題組由此發現一組功能相反的神經元:當睡覺時間到來時 ,DN1神經元就會活躍起來  ,一邊傳遞睡眠指令  ,一邊去抑制LND神經元  ,不能讓它們興奮起來  ,打擾到果蠅的睡眠 。

  “這也是為什麼睡著的時候  ,不太會動的原因  。”郭方說  ,因為生物在睡眠時  ,促進運動的LND神經元被抑制瞭 。

  而DN1神經元的功能是否正常發揮 ,決定瞭果蠅何時安然睡覺  。

  這一覺睡得好不好的秘密

  軍旅出身的蒙哥馬利元帥曾經在丘吉爾面前吹噓:“我每天黎明即起 ,身體百分之百健康 。”蒙哥馬利活瞭89歲  。

  而維克多·雨果 ,則是大名鼎鼎的賴床貪睡鬼  ,他也活瞭83歲  。

  一個人需要睡多長時間  ?

  2017年 ,約翰霍普金斯大學的科學傢已經鑒定出:果蠅的大腦中央  ,有一個EB-R2神經元  。這個長得像個方向盤的神經元  ,決定瞭生物需要睡多久  。

  這一階段的實驗  ,住在96宮格“別墅”裡的果蠅 ,要經歷頻繁被驚醒的睡眠——每隔30分鐘被猛烈撞擊一下  ,驚醒的它們茫然四顧:發生什麼事瞭 ?然後抓狂暴走 ,發現沒什麼事  ,又再睡回去 。

  郭方課題組發現:當DN1被激活的時候 ,它還有一個小動作  ,就是往大腦前側投射神經遞質  ,激活另一種叫做TuBu的神經元  。

  TuBu神經元是“方向盤”EB神經元的“上級”  ,它給EB神經元下指令  。

  郭方課題組首次觀察到:接到指令後  ,EB神經元的一簇調節睡眠穩態的神經元EBR2  ,會發生高頻腦電波振蕩 。這種振蕩越頻繁  ,睡眠質量就越高  ,它們能夠幫助生物屏蔽掉有可能打擾睡眠的外界幹擾 。

  神經衰弱的人  ,也許就沒有這種腦電波 ,或者說發生頻率很低 。

  如果可以影響或誘導這種腦電波的發生頻率  ,讓人類保持更長時間的高效深度睡眠  ,那麼我們將來可能少睡幾個小時  ,也能維持一整天的充足精力 。

  采訪那天  ,有八卦的記者問瞭郭方一句:“您哪年生的  ?”之前 ,我猜郭方是個90後 ,至少是個85後  。

  結果他說他今年36歲瞭  。大傢嚇一跳 。

  “因為我睡得好  。”

  是啊  ,在法國文學傢伏爾泰看來 ,睡眠與希望是同等重要的事情  。