斑马鱼可以教人类关于睡眠科学的很多东西

充足的睡眠比你想象的更重要。

每天的睡眠时间都达不到推荐的 7 小时?后果可能非常严重。睡眠不足会 扰乱你的新陈代谢,并改变你的基因在未来多年的行为。睡眠不足也与美国一些最棘手疾病直接相关:肥胖、2 型糖尿病、抑郁症和心血管疾病。

斯坦福大学睡眠科学与医学中心神经生物学家 Phillipe Mourrain 表示:“睡眠中断不仅仅是疾病的‘后果’,它还是‘病因’,是发病机制的一部分。”

Mourrain 曾是一名分子植物遗传学家,后来成为发育生物学家,如今他正在他称之为“科学生涯的第三阶段”的时期研究睡眠。为什么?因为睡眠发生在整个动物界。“从章鱼到昆虫,再到脊椎动物,”Mourrain 说,“我们都要通过睡眠来生存。问题是,在那段对所有生物都至关重要的‘丢失’的时间里,究竟发生了什么?”

他希望在一种微小发光鱼身上找到答案。在本周《自然》杂志上发表的 一项研究 中,Mourrain 和他的团队报告称,斑马鱼和人类一样,有两种睡眠信号或阶段。这表明,人类所经历的睡眠,在动物界已经存在了 4.5 亿多年。

你可能听说过人类睡眠的两个阶段,通常称为 REM(快速眼动)和非 REM。非 REM 或慢波睡眠是一种深度睡眠,此时大脑活动缓慢且同步,肌肉完全放松。另一方面,REM 也被称为异相睡眠,因为它呈现出一种悖论:大脑表现得像在清醒一样。但身体——尤其是肌肉——却非常放松。

人类和斑马鱼都表现出睡眠行为。但当我们放大并观察大脑活动时,Mourrain 问道:有什么相似之处,又有什么不同之处?

斑马鱼是微小的、透明的脊椎动物。它们很容易大量饲养,与人类(也是脊椎动物)相比,而且你可以透过它们透明的皮肤实时观察生理过程的发生。它们被认为是模式生物,非常适合睡眠研究。与夜行性的老鼠不同,斑马鱼和人类一样是昼行性的:它们晚上睡觉,白天清醒。

Mourrain 的团队开发了一种扫描整个斑马鱼的技术。他们向一种斑马鱼品系中插入了一个基因,使鱼能够表达一种荧光蛋白。该蛋白仅在细胞内钙含量增加时(生理活动增加的指标)发荧光。因此,鱼的肌肉、大脑、心脏或眼睑越活跃,闪烁就越多。

Mourrrain 说:“我们进行了全脑记录。鱼脑中的每一个细胞,以及体内的肌肉,都在被记录。”

他们发现,睡眠会降低斑马鱼的整体大脑活动,就像在人类中一样。还有两个不同的阶段,其中一个阶段涉及神经元的缓慢同步活动,就像我们在人类慢波睡眠中看到的那样。Mourrain 说,第二个阶段没有快速眼动,所以不能称之为 REM。但它同样具有矛盾性,因为鱼表现出大脑活动,但却没有肌肉运动。

Mourrain 和他的团队希望,对这些具有相似睡眠模式的生物进行进一步研究,有助于解开人类睡眠的奥秘,从而帮助我们保持更健康、更快乐。

华盛顿大学研究果蝇睡眠的神经科学家 Paul Shaw 说:“没有哪个健康或生理方面不受睡眠影响。新陈代谢受到睡眠的惊人影响:每天比推荐睡眠时间少一小时,就会扰乱你的新陈代谢,你可能表现为糖尿病前期。”

Shaw 指的是一项 研究,其中 10 岁的儿童比推荐的 10 小时睡眠时间少一小时,患 2 型糖尿病的风险更高。另一项 研究 表明,仅仅一晚不睡觉就会在数年内改变你的基因行为方式。早在 1894 年的动物 研究 就表明,长期睡眠不足会导致死亡。

Mourrain 说:“你(人类)大脑中的神经元从出生到死亡基本都是一样的。你带着它们出生,也将带着它们死去。它们需要数十年才能得到珍视和照顾,而睡眠很可能就是我们照顾大脑的时期。”

Shaw 说,这项工作是一种“更精确定义睡眠的新策略”。既然斑马鱼和人类之间已经建立了共性,Mourrain 希望超越睡眠作为一种行为,去弄清楚它在细胞、分子和基因层面的本质。

在睡眠中的小鼠中,有证据表明大脑正在忙于 清除 有毒副产物、修复 DNA 以及恢复神经元之间的连接。Mourrain 怀疑类似的过程也在人类身上发生,并且可能还有许多其他的代谢和神经系统维护过程,但我们还没有直接证据。Mourrain 说,无论睡眠中的细胞在做什么,这对整个动物界的生命都是必不可少的。

Mourrain 说,关键在于“人类并没有那么特别。”他说,我们的 DNA 与斑马鱼有 80% 到 90% 的相同。而且,多亏了这些微小的发光远亲,我们或许终于开始理解,每晚入睡究竟是如何让我们活下来的。

 

更多优惠、评测和购买指南

 
© .