睡眠2小時(shí)，精神一整天。這樣的夢(mèng)想，正在被科學(xué)家們的努力逐漸照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。一則來(lái)自浙江大學(xué)的消息，為闡述晝夜節(jié)律回路和睡眠回路的連接機(jī)制提供了非常重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

科技日?qǐng)?bào)記者近日獲悉，該校醫(yī)學(xué)院郭方研究員以果蠅為模式生物，鑒定出其腦中的晝夜節(jié)律神經(jīng)元APDN1連接到睡眠穩(wěn)態(tài)中心——橢球體EB-R2的神經(jīng)回路。通過(guò)研究，未來(lái)可以通過(guò)藥物治愈失眠，讓輕度睡眠患者擁有更好的睡眠質(zhì)量。科研人員也猜想，隨著對(duì)深度睡眠機(jī)制研究的深入，或許以后充足的睡眠不需要8個(gè)小時(shí)以上，通過(guò)調(diào)控深度睡眠，可在更快時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充精力，睡眠2小時(shí)精神一整天也不無(wú)可能。

追蹤晝夜節(jié)律神經(jīng)元的走向

相關(guān)成果已在知名期刊《神經(jīng)元》上發(fā)表。值得一提的是，2017年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)布蘭迪斯大學(xué)邁克爾·羅斯巴殊教授與郭方研究員為論文的共同通訊作者。

果蠅的晝夜節(jié)律神經(jīng)元APDN1是控制睡眠的閥門，郭方和他的導(dǎo)師羅斯巴殊在以前的研究中確認(rèn)了這點(diǎn)。在2016年，約翰·霍普金斯大學(xué)的科學(xué)家們已鑒定出果蠅中調(diào)控睡眠穩(wěn)態(tài)的神經(jīng)元是橢球體EB-R2。

探究APDN1與橢球體EB-R2的關(guān)系，便是郭方研究的主線。

郭方團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，果蠅的APDN1神經(jīng)元有兩簇投射，分別投向果蠅大腦前側(cè)和后側(cè)。向后的一簇作用已被確認(rèn)，而向前一簇往哪個(gè)腦區(qū)投射，生物學(xué)的功能又是什么，還未可知。

郭方團(tuán)隊(duì)利用最新發(fā)明的神經(jīng)回路技術(shù)——跨突觸顯示技術(shù)，追蹤投射神經(jīng)元的走向；再通過(guò)膨脹顯微鏡放大并透明化果蠅的大腦，發(fā)現(xiàn)這簇軸突往前投射到一個(gè)叫AOTU的腦區(qū)。鈣成像技術(shù)表明，它們支配著一群特殊的TuBu神經(jīng)元，并通過(guò)其與更高腦區(qū)域的睡眠穩(wěn)態(tài)中心——橢球體EB-R2偶聯(lián)。

找到屏蔽外界信息的“防火墻”

最終郭方團(tuán)隊(duì)鑒定出果蠅的背側(cè)節(jié)律神經(jīng)元APDN1往果蠅的睡眠穩(wěn)態(tài)中心與橢球體EB-R2投射的神經(jīng)回路。神經(jīng)元APDN1作為一個(gè)“開關(guān)”調(diào)控著EB-R2，激活后的APDN1會(huì)在EB-R2中誘導(dǎo)出類似人類睡眠時(shí)的特定振蕩模式。

通過(guò)光遺傳學(xué)等行為學(xué)實(shí)驗(yàn)，郭方還發(fā)現(xiàn)，果蠅EB-R2中產(chǎn)生的特定振蕩模式是一道“防火墻”，可以“屏蔽”外界信息的輸入，讓果蠅對(duì)外界刺激不敏感。“當(dāng)通過(guò)人為方式打破‘防火墻’后，果蠅無(wú)法進(jìn)入深睡狀態(tài)。”郭方說(shuō)。

對(duì)這道睡眠“防火墻”的研究，還是一項(xiàng)起點(diǎn)性的工作。郭方告訴記者，目前尚待解決的科學(xué)問(wèn)題是，“防火墻”如何導(dǎo)致外界信息無(wú)法傳入、這一神經(jīng)回路傳遞信號(hào)的遞質(zhì)是什么、具體內(nèi)部機(jī)制等，他們講進(jìn)一步深入研究。