你相信吗?我们的睡觉模式在4.5亿年前就出现了(《自然》期刊)

    这一期关于人类睡眠模式的起源,是一位斯坦福大学(Stanford University School of Medicine)睡眠科学家研究鱼的睡眠而发现的。

     研究人员利用分子生物学工具和先进的成像技术,记录到了鱼在睡觉时的神经信号模式,并且发现,这种模式和我们人类以及其他哺乳动物、鸟类等陆生动物的大脑活动非常相似!这表明,我们现有的“睡眠模式可能在至少4.5亿年前就出现在了脊椎动物的大脑中”,研究人员介绍。

100多年前,法国科学家Henri Pieron就把睡眠作为一种动物界普遍的生理现象进行研究。人们观察动物的行为发现,鱼和其他飞鸟走兽一样会睡觉。它们睡觉时不太动,有特定的姿势,全身反应降低,有周期性,种种状态都和我们睡觉时很像(除了不闭眼睛)。

随着现代睡眠科学的发展,科学家找到了定义睡眠更可靠的电生理标志:特征性的慢波睡眠和快速眼动(REM)睡眠。我们在入睡后会经历数个睡眠周期,每个睡眠周期中慢波睡眠和REM睡眠交替。这样的睡眠模式同样存在于其他哺乳动物、鸟类和爬行动物中。

   但是,作为在进化道路上和我们分开得更早的动物,鱼类的睡眠状态是怎么样的?过去没有合适的方法,答案无人知晓。

迄今对鱼类的睡眠只有行为描述,没有神经特征的描述为了研究斑马鱼的睡眠,Louis Leung博士及其同事搭建了一套荧光光板显微镜,能够以单细胞分辨率对整条鱼成像。与此同时,他们对斑马鱼进行了基因改造,让鱼的神经元在活跃时会通过钙离子的变化发出荧光。

    然后,研究人员让2周大的小鱼睡在可以起到固定作用的“床”——琼脂中。由于幼年的斑马鱼全身透明,科学家可以不用植入电极,直接通过显微镜清楚地观察细胞的荧光变化,从而了解哪些区域的神经处于活跃状态,记录它们的脑活动。

    研究团队还开发了一套基于荧光的多导睡眠图,可以同时观察鱼睡着时的心率、眼球运动和肌肉张力,看到它们睡眠时“保持静止,肌肉放松,心肺节律减慢,当被接近时没有什么反应”,这些状态都和陆地脊椎动物相似,通讯作者Philippe Mourrain教授介绍。

本研究的测量方法示意图

    借助这些测量方法,研究人员很快看到神经元的活跃模式,有类似于人类慢波睡眠和REM睡眠的两种状态,并且在两者之间循环。他们将观察到的这两种睡眠状态命名为慢爆发睡眠(slow-bursting)和传播波睡眠(propagating wave sleep)。(鱼在睡觉时非但不闭眼,眼球还不动,自然不能叫快速眼动睡眠了。)

    为了确认这些活动模式是真正的睡眠,研究人员事先想办法阻止鱼睡觉,造成它们缺觉。随后,当困倦的小鱼接受测量时,特定的神经活动模式果然立刻出现——它们很快睡着了。而与之对比,斑马清醒时,大脑的信号非常嘈杂,神经元混乱地闪烁,Leung博士补充说。

经历睡眠剥夺后,缺觉的鱼很快进入睡眠状态,神经元发放同步化

   “睡眠是个巨大的谜题,”研究果蝇睡眠的生物学家William Joiner教授没有参与这项研究,他说很多研究想弄清楚我们为什么要睡觉,“但人们还没有找到一个很好的答案。”鱼类与哺乳动物拥有相似的睡眠模式,或许可以为我们在进化上提供线索,帮助我们更好地理解睡眠的生物学功能。

     而另一位睡眠科学家Jerry Siege对研究结果有不同意见,似乎也有道理:这些睡眠特征是在幼鱼中发现的,成鱼是不是这样还不好说。毕竟,我们成人就不再拥有“婴儿般的睡眠”。

    不管怎样,这项研究的新技术不仅提供了“眼见为实”的鱼类睡眠证据,也意味着斑马鱼可以在睡眠研究中为开发睡眠相关药物提供帮助。因为“本质上鱼的神经信号和我们一样,我们就可以用它们的信息为药物试验提供线索。”Leung博士介绍,而且,与科学家们常用的实验动物老鼠不同,斑马鱼是日间活动的生物,这一点我们也和斑马鱼一样。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 217,826评论 6 506
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 92,968评论 3 395
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 164,234评论 0 354
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 58,562评论 1 293
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 67,611评论 6 392
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 51,482评论 1 302
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 40,271评论 3 418
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 39,166评论 0 276
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 45,608评论 1 314
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 37,814评论 3 336
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,926评论 1 348
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 35,644评论 5 346
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 41,249评论 3 329
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,866评论 0 22
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,991评论 1 269
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 48,063评论 3 370
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,871评论 2 354

推荐阅读更多精彩内容

  • 所有的关系都要享受当下,过去了,就过去了 最开始养化十的时候,她跟我一起睡,每天晚上都会被舔醒无数次,非常影响睡眠...
    肥德_圆不隆冬阅读 188评论 0 0
  • 1、每3~5年写一个小自传 人生需要回顾,只一味闷头向前走容易迷失方向,随波逐流。就像每年都应该修正个人的计划一样...
    莫测君阅读 919评论 2 20
  • 别名:野兰、鹿骊、鬼油麻、和尚头、大头翁、独花山牛蒡、祁漏芦、禹漏芦、龙葱根、毛头 基源植物:菊科漏芦属植物祁州漏...
    本草园丁阅读 2,353评论 0 0
  • 我听着洗衣机轰隆轰隆的响声,忙碌了一天的心才开始进入休息状态,于是拿起手机信马由缰地写些文字。这些文字通常是想到什...
    本草清然阅读 516评论 0 2
  • 金钱和贪欲 可以把一个人的良心啃食干净 为了钱,为了权 视人命如蝼蚁 视情谊如粪土 利益会蒙蔽人的双眼 让兄弟反目...
    人海中的沙子阅读 235评论 4 11