斑马鱼可以教会人类很多关于睡眠的科学知识

适当的睡眠比你想象的更重要。
斑马鱼可以教会人类很多关于睡眠的科学知识-有意思吧
斑马鱼和人类有着相似的睡眠模式,这有助于研究人员了解睡眠的起源。Deposit Photos

睡眠不足7小时?其后果可能是毁灭性的。睡眠不足会破坏你的新陈代谢,并在未来几年改变你基因的行为。睡眠不足还与美国一些最棘手的疾病直接相关:肥胖、2型糖尿病、抑郁症和心血管疾病。

斯坦福大学睡眠科学与医学中心(Stanford Center for Sleep Sciences and Medicine)的神经生物学家菲利普·莫兰(Phillipe Mourrain)说,“睡眠中断不仅仅是一个结果”,“而且是偶然的,是病因学的一部分。”

Mourrain是一名分子植物遗传学家,后来成为发展生物学家,现在,在他的“科学生涯的第三个阶段”,他研究睡眠。为什么?因为它发生在整个动物界。“从章鱼,到昆虫,再到脊椎动物,”Mourrain说,我们都是为了生存而睡觉。问题是,在失去的时间里发生了什么对所有生物都如此重要?

他希望在一些发光的小鱼身上找到答案。在本周发表在《自然》杂志上的一项研究中,Mourrain和他的团队报告说斑马鱼有两种睡眠特征或阶段,就像人类一样。这表明睡眠——正如人类所经历的那样——已经在动物界存在了4.5亿年以上。

你可能听说过人类睡眠的两个阶段,通常称为快速眼动(REM)和非快速眼动(non-REM)。非快速眼动睡眠(Non-REM)或慢波睡眠(slow-wave sleep)是一种深度睡眠,大脑活动缓慢而同步,肌肉完全放松。另一方面,快速眼动也被称为似是而非的睡眠,因为它呈现了一个似是而非的现象:大脑的行为就像它是清醒的一样。但是身体,尤其是肌肉,是非常放松的。

人类和斑马鱼都有睡眠的行为。但当你放大并观察大脑活动时,Mourrain问道:有什么相似之处,又有什么不同之处?

斑马鱼是小型透明脊椎动物。它们很容易大量饲养,与人类(也包括脊椎动物)相当,你可以通过它们透明的皮肤实时观察生理过程。它们被认为是一种模型生物,非常适合睡眠研究。斑马鱼和老鼠是夜行动物,而斑马鱼和人类一样是白天活动的:晚上睡觉,白天醒着。

Mourrain的团队开发了一种扫描整个斑马鱼的技术。他们将一种基因插入一种斑马鱼中,这种斑马鱼能够表达一种荧光蛋白。只有当细胞中的钙增加时,这种蛋白质才会流动(这是生理活动增加的一种表现)。因此,鱼的肌肉、大脑、心脏或眼皮越活跃,它们的闪光就越多。

Mourrrain说:“我们录了整个布莱恩的录音。”“鱼脑中的每一个细胞都被记录下来,身体肌肉也被记录下来。”

他们发现睡眠降低了斑马鱼的整体大脑活动,就像人类一样。也有两个不同的阶段,其中一个阶段涉及神经元的慢同步活动,正如我们在人类慢波睡眠中看到的。Mourrain说,第二阶段没有任何快速的眼球运动,所以你不能称之为快速眼动。但同样矛盾的是,鱼在没有肌肉运动的情况下显示出大脑活动。

Mourrain和他的团队希望,对这些类似睡眠的生物进行进一步的研究,可以帮助解开人类睡眠的秘密,从而帮助我们保持健康和快乐。

研究果蝇睡眠的华盛顿大学(Washington University)神经学家保罗·肖(Paul Shaw)说,健康或生理的任何方面都受到睡眠的影响。睡眠会对新陈代谢产生惊人的影响:每天少睡一小时(比建议的时间少),这会破坏你的新陈代谢,你可能会出现糖尿病前期症状。

肖博士提到的一项研究表明,10岁的孩子如果睡眠时间少于建议的10小时,患2型糖尿病的风险就会更高。另一项研究表明,仅仅一个通宵就能改变你未来几年基因的行为方式。早在1894年的动物研究就表明,长期睡眠不足会导致死亡。

“从出生到死亡,你(人类)大脑中的神经元或多或少是相同的。你和他们一起出生,也会和他们一起死去。”Mourrain说。“它们需要经过几十年的呵护和照顾,而睡眠很可能是我们照顾大脑的时期。”

Shaw说,这项研究是“一个更精确定义睡眠的新策略”。既然斑马鱼和人类之间已经有了共同之处,Mourrain想要把睡眠作为一种行为来看待,并在细胞、分子和基因层面找出它是什么。

在睡眠中的老鼠中,有证据表明大脑正忙于清除有毒的副产品,修复DNA,恢复神经元之间的连接。Mourrain怀疑类似的过程也在人类身上起作用,可能还有许多其他形式的代谢和神经内务,但我们还没有直接的证据。不管睡眠细胞发生了什么,Mourrain说,这对整个动物王国的生命都是至关重要的。

Mourrain说:“最重要的是,人类并没有那么特别。他说:“我们的DNA与斑马鱼的DNA有80%到90%是相同的。多亏了这些发光的远房表亲,也许我们终于可以开始理解,每天晚上漂走是如何让我们活下来的。

来源:popsci

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