牛津大學的研究人員揭示出了是什么將我們大腦中的開關(guān)翻轉(zhuǎn)，喚醒了我們。發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上的研究發(fā)現(xiàn)，讓我們更進一步了解了睡眠的秘密。

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睡眠受到兩個系統(tǒng)——生物鐘和睡眠同態(tài)調(diào)節(jié)器（homeostat）的支配。盡管人們已充分認識地生物鐘，對于睡眠同態(tài)調(diào)節(jié)器卻知之甚少。

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Gero Miesenb?ck教授解釋說：“生物鐘使得我們能夠預期由于地球自傳引起的我們環(huán)境中可預測的變化。同樣地，確保了當它最小程度傷害我們時我們在睡覺，但卻沒有說出我們?yōu)槭裁词紫刃枰X這一秘密?！?p>?

“這種解釋可能來自對于第二控制器——睡眠同態(tài)調(diào)節(jié)器的認識。當我們醒著時這一同態(tài)調(diào)節(jié)器測量到了發(fā)生在我們大腦中的某一事物——我們并不知道這一事物是什么，當它到達上限時，我們就會睡著。這一系統(tǒng)在睡眠中被重新設(shè)定，當我們醒來時周期重新開始?！?p>?

研究小組在果蠅的大腦中研究了這一睡眠同態(tài)調(diào)節(jié)器——在大約45年前，這種動物還提供了有關(guān)生物鐘計時的第一個突破性認識。每個果蠅有大約二十幾個睡眠控制神經(jīng)元，人們也在其他動物中發(fā)現(xiàn)了這些腦細胞并相信它們也存在于人體中。這些神經(jīng)元傳送了睡眠同態(tài)調(diào)節(jié)器的輸出信息：如果這些神經(jīng)元電活化，果蠅會睡著；當它們沉默時，果蠅醒著。

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為了開關(guān)這些神經(jīng)元，研究人員采用了Miesenb?ck發(fā)現(xiàn)的一項技術(shù)：光遺傳學。2002年，在紐約的斯隆?凱特琳紀念癌癥中心，Miesenb?ck成為了首個使用視蛋白來賦予腦細胞光敏感性的研究者，采用的是從果蠅視網(wǎng)膜上提取的視蛋白。Miesenb?ck被視為光遺傳學的開創(chuàng)者之一。在當前的研究中，Miesenb?ck實驗室利用光遺傳學刺激生成了化學信使多巴胺。

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在人體中，發(fā)揮神經(jīng)興奮劑作用的藥物（諸如可卡因）可以提高大腦中的多巴胺水平，在果蠅中也可以看到這一效應。當多巴胺能系統(tǒng)被激活時，控制睡眠的神經(jīng)元陷入沉默，果蠅醒來。如果研究小組阻止多巴胺傳送，等待一會兒，控制睡眠的神經(jīng)元會回到電活化狀態(tài)，果蠅又睡去。

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這一睡眠開關(guān)是一個“硬”開關(guān)，這意味著它要么被開啟要么被關(guān)閉。Miesenb?ck說：“這是有道理的。要么睡著要么醒來，你不會想漂浮在朦朧狀態(tài)。”

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該研究的第一作者之一Diogo Pimentel博士說：“能夠隨意操縱睡眠，為我們提供了一個機會闡明它的運作機制。”

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當睡眠控制神經(jīng)元電活化時，研究人員發(fā)現(xiàn)和命名為Sandman的一個離子通道留在細胞內(nèi)。離子通道控制了電脈沖，腦細胞則通過電脈沖來進行交流。當存在多巴胺時，它會使得Sandman移動到細胞外。Sandman隨后有效地讓這些神經(jīng)元發(fā)生短路，關(guān)閉了它們，導致了覺醒。

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第一作者Jeff Donlea博士說：“原理上，這是一個與你客廳墻上的恒溫器相似的裝置。但它測量的并非是溫度，并在氣溫過冷時打開暖氣，這一裝置是在你的睡眠需要超過某個設(shè)定點時開啟睡眠。”

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Miesenb?ck解釋說：“一個價值數(shù)十億美元的研究課題是，在這一系統(tǒng)中什么是溫度的等同物？換句話說，這一睡眠同態(tài)調(diào)節(jié)器測量的是什么？如果我們知道答案，我們將朝著揭示睡眠的秘密邁出很大的一步。”

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頭一天晚上睡得越晚，起床的時候就越發(fā)艱難。那么，為什么熬夜會讓人昏昏欲睡呢？Johns Hopkins大學的研究人員最近解決了這個問題，相關(guān)論文發(fā)表在2016年5月的Cell雜志上。如果我們硬要生物鐘對著干，大腦就會產(chǎn)生一種難以遏制的睡眠沖動（sleep drive）。研究人員在果蠅中找到了負責調(diào)節(jié)睡眠沖動的神經(jīng)元。果蠅越長時間不睡，這些神經(jīng)元就越活躍。他們認為，這項研究可以幫助人們更好的理解和治療睡眠障礙。

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發(fā)表在2016年4月29日Science雜志上的一項新研究，揭示出了控制睡眠-覺醒周期的生物學機制。具體而言，它證實簡單地改變腦脊液中的化學物質(zhì)平衡就可以改變動物的意識狀態(tài)。這項研究將焦點放在了腦脊液中的一些離子上，其發(fā)現(xiàn)這些改變不僅在刺激或抑制神經(jīng)細胞活性中起關(guān)鍵作用，似乎在我們睡覺的時候也改變了細胞體積導致腦細胞縮小，這一過程幫助了清除廢物。

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果蠅的睡眠習慣與人類非常相似。它們大部分的睡眠是在夜間，某些藥物和興奮劑（如咖啡因）可能會影響它們的睡眠，而且，如果它們的睡眠比較糟糕，甚至可能會影響它們的記憶力。但是，果蠅能告訴我們關(guān)于“睡眠不足與代謝疾病（如糖尿病、肥胖）、血糖水平之間的聯(lián)系”的什么信息嗎？根據(jù)一項新的研究表明，果蠅的確可以告訴我們很多這方面的信息，這項研究首次發(fā)現(xiàn)，一個保守基因——translin，作為睡眠的一個調(diào)節(jié)因子，可響應代謝變化。這項研究的結(jié)果發(fā)表在2016年4月4日的《Current Biology》雜志。

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