果蝇卡车司机的好消息

科学已经到达可靠的假设来解释许多复杂的醒着行为。Yet an overtly simpler behavior—one that doesn’t vary much from situation to situation or person to person, and involves a minimal amount of physical and mental activity—baffles us, leaving us with a surfeit of hypotheses that seem to explain some aspect of it, but none that is sufficient to explain it as a whole.

令人困惑的行为是睡眠。它包括我们生命中的1/3,但我们真的不知道为什么。它似乎发挥了许多角色。它充当身体的恢复性影响,螺栓巩固了免疫系统和我们的整体休憩的感觉。在开发过程中似乎也非常重要,占据大部分婴儿的时间,因为它的大脑正在迅速成熟。迹象表明它是内存整合的重要组成部分。

但睡眠的这些声称的原因都没有任何原因可以自行解释它为什么可能已经进化。例如,似乎可以实现睡眠的恢复功能,而不会使自己处于我们对外部环境的状态 - 进化非常危险的状态。在开发期间睡眠的必要性并没有解释为什么成年人需要继续做到这一点,而在睡眠剥夺后可能仍有效率,内存存储仍然可能。

这些假设的每个假设的不满意使得一些支持睡眠的解释,这强调其适应性重要性在帮助我们的祖先仍然安全的捕食者。当我们最脆弱的时候,睡觉在夜间食肉动物路径中保持古老的人类时,睡眠(在黑暗中)。While this might be evolutionarily adaptive, however, it doesn’t explain why we experience minimal conscious ability to monitor our environment during sleep (why not just a restful but conscious state?), or why animals that are predators and not generally hunted sometimes sleep a great deal (e.g. lions).

除了缺乏明确的睡眠目的外,我们还没有理解它背后的生理机制。这导致一些科学家转向模特生物体果蝇答案。这睡眠状态果蝇与哺乳动物有很多共同之处。它涉及稳态和昼夜节约法规,长期不动,随着年龄的成绩而变得更加碎片。

虽然科学家们仍然没有对睡眠原因进行共识,而且果蝇研究导致了几种调查结果,辅助其生理学。例如,它有助于解释神经递质的作用,如血清仁,这在睡眠监管中发挥着关键作用。最近,它导致了一个惊人的发现:一种通过操纵基因表达来逆转心理疲劳的影响的方法。

认知缺陷果蝇由于睡眠剥夺而发展类似于人类展示的那些。损害的程度与清醒的时间量相关。学习果蝇已被发现依赖于称为的结构蘑菇尸体(MBS)对我们来说是有点同源的海马- A.多巴胺受体叫做多巴胺D1样受体(DDA1)。

华盛顿大学医学院的科学家最近调查了睡眠损失诱导的学习障碍是否可以逆转果蝇。他们使用了一个学习任务,利用苍蝇的倾向于飞向光线。将苍蝇与点亮隧道和暗隧道置于T型迷宫中。点燃的隧道还含有一块浸泡的滤纸奎宁,这具有苦味和掠夺苍蝇。在反复试验中,苍蝇必须学会通过将其与奎宁的苦味闻起来来抵抗他们的冲动。

睡眠剥夺导致在学习测定中的能力下降。此外,研究人员发现,学习所有人的任务严重依赖于DDA1。当他们研究突变体在这种受体中缺乏缺陷时,学习明显减少。因此,他们操纵DDA1在MBS中被过度表达且令人惊讶地发现,这导致睡眠剥夺后的学习缺陷,以恢复基线水平。

该研究的作者利用这些调查结果来制造有关睡眠和睡眠剥夺的几个姿势。首先,他们建议,虽然睡眠剥夺可能影响了几种途径,但它可能针对功能的特定脑区域(在这种情况下,MBS)。此外,他们假设睡眠功能之一可能是恢复对正常运作的神经递质的水平,如多巴胺。

While this finding has already led to speculation on popular science sites about a pharmacological method of negating sleep-deprived cognitive impairments, it’s important to remember that this was a study done in fruit flies, and much work would have to be done to find if it is potentially applicable to humans. Regardless, while the overall purpose of sleep continues to be a mystery, this study does add one more piece to the puzzle in understanding its physiological mechanisms.

Seugnet,L.,Suzuki,Y.,Vine,L.,Gottschalk,L.,Shaw,P。(2008)。D1受体激活在蘑菇尸体中拯救睡眠损失引起的果蝇中的学习障碍。目前的生物学DOI:10.1016 / J.Cub.2008.07.028