每到冬天,最令人头疼的一件事就是早上起床,不少“起床困难户”感叹道:被窝里外就是两个世界!
实际上,温度会影响几乎所有生物的行为,乌龟、青蛙等动物还有冬眠的习惯,果蝇在寒冷的冬天也不愿醒来。2020年5月21日,美国西北大学的研究人员在国际期刊Current Biology在线发表了一篇名为《A Circuit Encoding Absolute Cold Temperature in Drosophila》的研究论文,中文译名是《果蝇体内编码绝对低温的神经回路》。神经生物学家在果蝇体内发现了一个“温度计”神经回路,通过该回路,果蝇能够将寒冷感觉传递到大脑,从而调控睡眠。如下图所示,神经生物学家在果蝇体内发现了一个“温度计”神经回路,通过该回路,果蝇能够将寒冷感觉传递到大脑。对此,神经生物学副教授Marco Gallio说道:“实际上,苍蝇和人在冬天早晨都很难醒来。通过研究果蝇的行为,我们可以更好地理解温度对调节睡眠的重要性。”果蝇的舒适温度是25摄氏度左右,当处于低温环境下,果蝇触角中的“绝对寒冷”受体就会做出响应,如下图所示。随后,通过“温度计”神经回路,受体将寒冷信息传递给大脑神经元,这些神经元的功能是控制睡眠节奏。当感知到寒冷(cold)之后,果蝇大脑会发布“继续睡眠”的命令,随后,冬季早晨的第一缕阳光会关闭这组大脑神经元。果蝇是昼夜节律研究中的经典模型,科学家们借助果蝇能够探究人类24小时休息和活动周期的机制。目前,许多工作的重点在于外界环境的变化(例如光和温度)如何影响活动和睡眠的节奏,以及具体的影响机制。环境温度的感知对于小型“冷血”果蝇至关重要,同样,人类是舒适型动物,也在不断寻求理想的温度。因为人类的大脑温度与睡眠质量密切相关,日光和温度的季节性变化也会导致睡眠节奏的变化。研究人员认为:“温度感知是最基本的能力,无论是果蝇还是人类,感官系统都必须将信息传递到大脑,然后以相同的方式解决相同的问题。”睡眠不足会带来很多负面影响,例如疲劳、注意力不集中,甚至影响身体健康,因此需要了解大脑如何产生和调节睡眠信号。据悉,本研究是一项多年努力的成果,参与者来自实验室中的各个阶段的科学家,甚至包括本科生。总体而言,科学家们研究了神经元如何传递寒冷信号,以及如何调节睡眠活动。为此,科研团队将解剖学研究、神经遗传学和行为监测方法相结合,并在野生型和转基因果蝇中进行这些实验。