在快节奏的现代社会,许多人期盼享受一场纯熟的睡眠。我们何以能够熟睡?浙江大学专家日前发表在知名期刊《神经元》上的一项研究描绘了果蝇大脑中一个新发现的神经回路,其功能与动物的深度睡眠密切相关。

  完成这项研究的是浙大医学院神经生物系郭方研究员。论文的共同通讯作者是郭方的导师、美国布兰迪斯大学的迈克尔·罗斯巴什教授,他因揭示生物钟运行的奥秘而分享了2017年诺贝尔生理学和医学奖。

郭方(左)和迈克尔·罗斯巴什教授郭方(左)和迈克尔·罗斯巴什教授

  生物钟告诉我们何时入睡,而本次发现的神经回路机制关系我们能睡多久。郭方发现,果蝇大脑中存在着一个开关,控制着相关脑区的“睡眠防火墙”。打开这个防火墙,睡眠时就能降低对外界刺激的反应。

  “激活名为APDN1的生物钟神经元,被称为睡眠稳态中心的脑区就会产生一种高频振荡,可以屏蔽外界信息的输入。”郭方说。

  郭方团队自主研发实验平台的“果蝇盒子”,是96只果蝇的家,摄像头持续记录它们的行为。盒子里配备了多种可调控果蝇神经元活性的光遗传学设备,还安装了电磁阀控制的睡眠剥夺装置,能对果蝇进行机械刺激,尝试打破它们的睡眠。

郭方团队自主研发的实验平台“果蝇盒子”郭方团队自主研发的实验平台“果蝇盒子”

  实验发现,激活APDN1神经元细胞,大脑中振荡波产生时,果蝇进入较为深度的睡眠,在受到刺激后懒得动,醒来一下又迅速入睡。而如果利用光遗传学的方法,用特定波长的绿光抑制了大脑中的振荡波,果蝇对外界刺激就会迅速反应,并要清醒好一会儿才能重新入睡。

  郭方说,这种特定振荡模式就像一道“防火墙”,一旦人为打破这道墙,果蝇就无法进入深睡状态。

  对这道睡眠“防火墙”的研究是一项起点性的工作。科研人员猜想,随着对深度睡眠机制研究的深入,或许以后充足的睡眠不需要8个小时以上,通过调控深度睡眠,在更快时间内补充精力,睡眠2小时精神一整天也不无可能。“那时候,供人类自由支配的时间更长,不用在有限的觉醒,开启‘倍速’人生。”郭方说。