TA們冬天為什么起不來？

雖然已經(jīng)步入夏日，但對于冬天起床時的痛苦，你大概還印象深刻吧。在冷冰冰、黑漆漆的冬日清晨，盡管鬧鈴已經(jīng)響了好幾次，你是不是也仍然被封印在溫暖的被窩起不來？

冬天起床可太難了！| Giphy

現(xiàn)在，你可以從果蠅身上借一個賴床的理由了——科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，果蠅體內(nèi)有一些可以感知寒冷的神經(jīng)元，可能會讓果蠅在低溫時睡不醒。 最近，美國西北大學(xué)的馬可·加里奧（Marco Gallio） 團(tuán)隊，在《當(dāng)代生物學(xué)》期刊上發(fā)表了相關(guān)研究。

讓大腦知道天冷了

和人一樣，果蠅在寒冷環(huán)境下也有“起床困難癥”。

通常來說，當(dāng)果蠅持續(xù)不活動的狀態(tài)超過 5 分鐘時，它們就被認(rèn)為“正在睡覺”。果蠅是變溫動物，25 °C 是它們最舒適的溫度。這個溫度配合以正常的晝夜變化，果蠅在這種環(huán)境下能夠擁有正常的睡眠。它們的大多數(shù)睡眠發(fā)生在夜晚，白天有時也小憩一會兒。

然而，當(dāng)溫度降低到 18°C 時，果蠅的起床模式迅速發(fā)生了改變——果蠅會在“天亮”時醒來，但很快又轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)。它們在早上的活動減少，白天睡眠時間增加，晚上也睡得更多；同時，它們在白天的小憩也來得更早，就好像是人類更容易困似的。不過，一旦溫度恢復(fù)，果蠅的行為又會回歸正常。

果蠅天冷也“賴床” | 參考資料

這種天冷覺多的情況，很可能與一種叫做“DN1a”的神經(jīng)元有關(guān)。它位于果蠅的大腦背側(cè)，先前的研究發(fā)現(xiàn)，DN1a 以及其他位于背側(cè)的神經(jīng)元，可以一同調(diào)節(jié)果蠅的生物鐘，從而影響它們的睡眠活動周期。

這一次，研究者發(fā)現(xiàn)，這個與生物鐘有關(guān)的 DN1a，還會被外界的溫度影響。果蠅的觸角上有一類神經(jīng)元，可以感受和接收低溫刺激的信號。當(dāng)溫度從 25 °C 降低至 20°C 左右時，這類神經(jīng)元就會把低溫信號傳遞給下一類神經(jīng)元，后者釋放抑制性的物質(zhì)，從而抑制大腦中 DN1a 神經(jīng)元的活性。

這樣一來，這些神經(jīng)元就形成了一個簡單的神經(jīng)環(huán)路——當(dāng)溫度降低時，它們會一步一步將“低溫”這個信息傳遞到大腦，并且抑制 DN1a 神經(jīng)元。

神經(jīng)元被抑制，果蠅睡不醒

DN1a 可以調(diào)節(jié)果蠅的生物鐘，又受到低溫環(huán)境的環(huán)境。那么，它在寒冷條件下活性降低的特點，會不會恰好影響了果蠅的睡眠，讓它們醒不來？

研究者通過改變果蠅的基因，抑制了它們體內(nèi) DN1a 神經(jīng)元的活性；再將這種果蠅放置到 25 °C 的舒適環(huán)境里。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，果蠅在白天活動減少，睡眠增加，小憩的時間也提前了——這些情況與正常果蠅在低溫環(huán)境里的狀況非常相似。換句話說，DN1a 的活性降低，很可能就是果蠅在寒冷環(huán)境下睡得多的一個關(guān)鍵機(jī)制。

實驗中拍攝到的DN1a | 參考資料

我們在冬天睡不醒，并不完全是因為冷，推遲的日出時間可能也是幫兇。果蠅也有類似的情況，研究者發(fā)現(xiàn)，如果沒有晝夜交替，而是始終處在又冷又暗的環(huán)境里，果蠅是幾乎無法睡醒的。類似的，如果抑制了果蠅的 DN1a 活性，并將它們放在始終黑暗的環(huán)境中，果蠅也很難醒過來。通過進(jìn)一步的實驗，研究者預(yù)測，光照可能也會影響 DN1a 神經(jīng)元，從而調(diào)節(jié)果蠅的睡眠。

對于果蠅這樣的小型變溫動物來說，降溫對它們有顯著的影響。它們很難在這種條件下迅速飛行或移動，這就意味著可能難以逃脫捕食者的掠襲。研究者猜測，果蠅在寒冷環(huán)境下“賴床”，可能是為了等到合適的溫度再醒來，彼時它們也恢復(fù)了活動的能力。

不然試一試這種叫醒方式 | Giphy

至于人類，我們的身體也會感知溫度，并且根據(jù)溫度作出調(diào)節(jié)。我們有著比果蠅更加復(fù)雜的神經(jīng)系統(tǒng)，那會不會也有類似的機(jī)制，從大腦控制著我們，讓我們在冬天無法掙脫被窩？

很可惜，人體上現(xiàn)在仍未發(fā)現(xiàn)具體的機(jī)制。這個冬天要賴床，你大概只能先借一借果蠅的借口了。

參考文獻(xiàn)

Alpert et al., A Circuit Encoding Absolute Cold Temperature in Drosophila, Current Biology (2020), https://doi.org/ 10.1016/j.cub.2020.04.038

作者：LeoS

編輯：麥麥

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