雖然已經(jīng)步入夏日，但對(duì)于冬天起床時(shí)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(lái)？

冬天起床可太難了！| Giphy

現(xiàn)在，你可以從果蠅身上借一個(gè)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(huì)讓果蠅在低溫時(shí)睡不醒。 最近，美國(guó)西北大學(xué)的馬可·加里奧（Marco Gallio） 團(tuán)隊(duì)，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(lái)說(shuō)，當(dāng)果蠅持續(xù)不活動(dòng)的狀態(tài)超過(guò) 5 分鐘時(shí)，它們就被認(rèn)為“正在睡覺(jué)”。果蠅是變溫動(dòng)物，25 °C 是它們最舒適的溫度。這個(gè)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(shí)也小憩一會(huì)兒。

然而，當(dāng)溫度降低到 18°C 時(shí)，果蠅的起床模式迅速發(fā)生了改變——果蠅會(huì)在“天亮”時(shí)醒來(lái)，但很快又轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)。它們?cè)谠缟系幕顒?dòng)減少，白天睡眠時(shí)間增加，晚上也睡得更多；同時(shí)，它們?cè)诎滋斓男№瞾?lái)得更早，就好像是人類更容易困似的。不過(guò)，一旦溫度恢復(fù)，果蠅的行為又會(huì)回歸正常。

果蠅天冷也“賴床” | 參考資料

這種天冷覺(jué)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(dòng)周期。

這一次，研究者發(fā)現(xiàn)，這個(gè)與生物鐘有關(guān)的 DN1a，還會(huì)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(hào)。當(dāng)溫度從 25 °C 降低至 20°C 左右時(shí)，這類神經(jīng)元就會(huì)把低溫信號(hào)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(lái)，這些神經(jīng)元就形成了一個(gè)簡(jiǎn)單的神經(jīng)環(huán)路——當(dāng)溫度降低時(shí)，它們會(huì)一步一步將“低溫”這個(gè)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(diǎn)，會(huì)不會(huì)恰好影響了果蠅的睡眠，讓它們醒不來(lái)？

研究者通過(guò)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(dòng)減少，睡眠增加，小憩的時(shí)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(shuō)，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(gè)關(guān)鍵機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)中拍攝到的DN1a | 參考資料

我們?cè)诙焖恍眩⒉煌耆且驗(yàn)槔?，推遲的日出時(shí)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(méi)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(wú)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(guò)來(lái)。通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，研究者預(yù)測(cè)，光照可能也會(huì)影響 DN1a 神經(jīng)元，從而調(diào)節(jié)果蠅的睡眠。

對(duì)于果蠅這樣的小型變溫動(dòng)物來(lái)說(shuō)，降溫對(duì)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(dòng)，這就意味著可能難以逃脫捕食者的掠襲。研究者猜測(cè)，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(lái)，彼時(shí)它們也恢復(fù)了活動(dòng)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(huì)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(huì)不會(huì)也有類似的機(jī)制，從大腦控制著我們，讓我們?cè)诙鞜o(wú)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(gè)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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