原創(chuàng) 一線科普

每到冬天，最令人頭疼的一件事就是早上起床，不少“起床困難戶”感嘆道：被窩里外就是兩個(gè)世界！

實(shí)際上，溫度會(huì)影響幾乎所有生物的行為，烏龜、青蛙等動(dòng)物還有冬眠的習(xí)慣，果蠅在寒冷的冬天也不愿醒來(lái)。

2020年5月21日，美國(guó)西北大學(xué)的研究人員在國(guó)際期刊Current Biology在線發(fā)表了一篇名為《A Circuit Encoding Absolute Cold Temperature in Drosophila》的研究論文，中文譯名是《果蠅體內(nèi)編碼絕對(duì)低溫的神經(jīng)回路》。

神經(jīng)生物學(xué)家在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“溫度計(jì)”神經(jīng)回路，通過(guò)該回路，果蠅能夠?qū)⒑涓杏X(jué)傳遞到大腦，從而調(diào)控睡眠。

充當(dāng)“溫度計(jì)”的神經(jīng)回路

如下圖所示，神經(jīng)生物學(xué)家在果蠅體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“溫度計(jì)”神經(jīng)回路，通過(guò)該回路，果蠅能夠?qū)⒑涓杏X(jué)傳遞到大腦。

對(duì)此，神經(jīng)生物學(xué)副教授Marco Gallio說(shuō)道：“實(shí)際上，蒼蠅和人在冬天早晨都很難醒來(lái)。通過(guò)研究果蠅的行為，我們可以更好地理解溫度對(duì)調(diào)節(jié)睡眠的重要性?！?p>

果蠅的舒適溫度是25攝氏度左右，當(dāng)處于低溫環(huán)境下，果蠅觸角中的“絕對(duì)寒冷”受體就會(huì)做出響應(yīng)，如下圖所示。

隨后，通過(guò)“溫度計(jì)”神經(jīng)回路，受體將寒冷信息傳遞給大腦神經(jīng)元，這些神經(jīng)元的功能是控制睡眠節(jié)奏。

當(dāng)感知到寒冷（cold）之后，果蠅大腦會(huì)發(fā)布“繼續(xù)睡眠”的命令，隨后，冬季早晨的第一縷陽(yáng)光會(huì)關(guān)閉這組大腦神經(jīng)元。

溫度感知是最基本的能力

果蠅是晝夜節(jié)律研究中的經(jīng)典模型，科學(xué)家們借助果蠅能夠探究人類24小時(shí)休息和活動(dòng)周期的機(jī)制。

目前，許多工作的重點(diǎn)在于外界環(huán)境的變化（例如光和溫度）如何影響活動(dòng)和睡眠的節(jié)奏，以及具體的影響機(jī)制。

環(huán)境溫度的感知對(duì)于小型“冷血”果蠅至關(guān)重要，同樣，人類是舒適型動(dòng)物，也在不斷尋求理想的溫度。

因?yàn)槿祟惖拇竽X溫度與睡眠質(zhì)量密切相關(guān)，日光和溫度的季節(jié)性變化也會(huì)導(dǎo)致睡眠節(jié)奏的變化。

研究人員認(rèn)為：“溫度感知是最基本的能力，無(wú)論是果蠅還是人類，感官系統(tǒng)都必須將信息傳遞到大腦，然后以相同的方式解決相同的問(wèn)題?！?p>

神經(jīng)元傳遞信號(hào)，并調(diào)節(jié)睡眠

睡眠不足會(huì)帶來(lái)很多負(fù)面影響，例如疲勞、注意力不集中，甚至影響身體健康，因此需要了解大腦如何產(chǎn)生和調(diào)節(jié)睡眠信號(hào)。

據(jù)悉，本研究是一項(xiàng)多年努力的成果，參與者來(lái)自實(shí)驗(yàn)室中的各個(gè)階段的科學(xué)家，甚至包括本科生。

總體而言，科學(xué)家們研究了神經(jīng)元如何傳遞寒冷信號(hào)，以及如何調(diào)節(jié)睡眠活動(dòng)。

為此，科研團(tuán)隊(duì)將解剖學(xué)研究、神經(jīng)遺傳學(xué)和行為監(jiān)測(cè)方法相結(jié)合，并在野生型和轉(zhuǎn)基因果蠅中進(jìn)行這些實(shí)驗(yàn)。

如果還有人責(zé)怪你起床困難，請(qǐng)把本文給他瞅一瞅～

參考文獻(xiàn)

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)30552-2

END

閱讀原文