晝夜節(jié)律和睡眠穩(wěn)態(tài)是共同進(jìn)化而來(lái)的生物現(xiàn)象，前者控制何時(shí)入睡，后者控制入睡時(shí)長(zhǎng)，這兩種行為共同作用于動(dòng)物的周期性睡眠。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院郭方研究員以果蠅為模式生物，鑒定出晝夜節(jié)律神經(jīng)元控制睡眠穩(wěn)態(tài)中心的神經(jīng)回路，并揭示了該神經(jīng)回路控制入睡和蘇醒的神經(jīng)機(jī)制。

相關(guān)成果近日發(fā)表在知名期刊《神經(jīng)元》上，郭方是這項(xiàng)科研工作的第一作者，他和2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者、生物鐘機(jī)制的發(fā)現(xiàn)者，美國(guó)布蘭迪斯大學(xué)邁克爾·羅斯巴殊教授為本論文的共同通訊作者。

實(shí)驗(yàn)中，郭方及其同事們發(fā)現(xiàn)果蠅大腦背側(cè)的晝夜節(jié)律神經(jīng)元“APDN1”有兩簇投射神經(jīng)元，一簇投向果蠅大腦前側(cè)，一簇投向果蠅大腦后側(cè)。前期的研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)向后投射的一簇神經(jīng)元會(huì)抑制果蠅活動(dòng)，從中發(fā)現(xiàn)節(jié)律神經(jīng)元控制睡眠的奧秘。

郭方利用神經(jīng)回路技術(shù)-跨突觸顯示技術(shù)，進(jìn)一步追蹤向前側(cè)投射的神經(jīng)元走向。課題組通過(guò)膨脹顯微鏡放大并透明化果蠅的大腦，在形態(tài)學(xué)上鑒定出節(jié)律神經(jīng)元“控制”睡眠穩(wěn)態(tài)中心的神經(jīng)回路。

“進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)，神經(jīng)元‘APDN1’就像是一個(gè)開(kāi)關(guān)，激活這個(gè)神經(jīng)元會(huì)誘導(dǎo)出類(lèi)似人類(lèi)睡眠時(shí)的特定振蕩模式。”郭方介紹，果蠅產(chǎn)生的特定振蕩模式就像一道“防火墻”，能夠讓果蠅“屏蔽”外界信息，進(jìn)入深度睡眠，當(dāng)人為打破這道“防火墻”，果蠅就對(duì)外界刺激變得敏感，無(wú)法進(jìn)入深睡狀態(tài)。

這道睡眠“防火墻”的研究還是一項(xiàng)起點(diǎn)性的工作，具體內(nèi)部機(jī)制有待進(jìn)一步解答。科研人員猜想，未來(lái)也許可以通過(guò)藥物作用于這道“防火墻”來(lái)治療失眠，讓輕度睡眠患者擁有更好的睡眠質(zhì)量，又或許可以通過(guò)調(diào)控深度睡眠，在更快時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充精力，比如睡眠2小時(shí)也可以精神一整天。

《神經(jīng)元》匿名評(píng)審專(zhuān)家們說(shuō)，這一研究結(jié)果提供了目前果蠅生物鐘和睡眠調(diào)節(jié)之間最全面的聯(lián)系，并為理解高度保守的睡眠和晝夜節(jié)律整合的神經(jīng)機(jī)制提供了平臺(tái)。

（新華社杭州記者朱涵）