在未来，研究人员希望确定冷回路和热回路的共同目标，以了解它们是如何影响睡眠的。
一项对果蝇的研究揭示了大脑回路促进了炎热天气的午间小睡。
在最热的夏天，你可能会发现自己在中午睡着了。在世界上一些地方，人们习惯在一天中最热的时候安排“午休”，关闭商店。事实上，生物学——而不仅仅是文化——可能是导致这一现象的原因。
人类行为受到温度的全面影响，包括饮食、活动水平以及睡眠-觉醒周期。在夏天，我们可能难以入睡，而在冬天，我们可能需要更长的时间才能起床。然而，感觉神经元和控制这个循环的神经元之间的关系还不是很清楚。
西北大学的神经生物学家已经发现了一些关于这一现象的线索。根据刚刚发表在《当代生物学》上的一项新研究，果蝇在生物学上是在中午打盹的。这篇新论文是他们在2020年发表的《生物学》(Biology)杂志的后续文章，该杂志发现了一种只在寒冷条件下活动的大脑温度计，研究了高温下的类似“温度计”电路。
苍蝇天生就会在中午午睡。图片来源:加里奥实验室/西北大学
温伯格艺术与科学学院神经生物学副教授马可·加里奥说:“温度的变化对人类和动物的行为都有很强的影响，并为动物提供了一个线索，即是时候适应季节的变化了。”“温度对睡眠的影响可能相当极端，一些动物决定睡一整个季节——想想冬眠的熊——但调节温度和睡眠中心之间相互作用的特定大脑回路在很大程度上仍未被描绘出来。”
该研究的第一作者加利奥指出，果蝇是研究“我们为什么睡觉”和“睡眠对大脑有什么作用”等重要问题的特别有用的模型，因为它们不会像人类那样试图破坏本能，比如当他们整夜学习时。它们也使研究人员有可能调查生物通路是如何受到外部线索，如光和温度的影响。
存活时间更长的细胞
这篇论文首次发现了苍蝇头部的“绝对热”感受器，它对大约77华氏度(苍蝇最喜欢的温度)以上的温度有反应。事实证明，普通的实验室果蝇(Drosophila)通过与人类形成密切的联系，几乎占领了整个地球。毫不奇怪，它最喜欢的温度也与许多人类的温度相匹配。
正如他们根据之前关于低温的论文结果所预期的那样，研究人员发现，接收有关热的信息的大脑神经元是调节睡眠的更广泛系统的一部分。当与冷回路平行运行的热回路被激活时，促进正午睡眠的靶细胞会持续更长的时间。这导致了中午睡眠时间的增加，使苍蝇远离一天中最热的时间。
这项研究是由一项为期10年的计划促成的，该计划产生了第一个完整的动物(苍蝇)神经连接图，称为连接组。通过连接组，研究人员可以使用计算机系统，该系统可以告诉他们每只苍蝇大约10万个脑细胞的所有可能的大脑连接。然而，即使有了这张极其详细的路线图，研究人员仍然需要弄清楚大脑中的信息是如何从A点到达b点的。这篇论文有助于填补这一空白。
加里奥认为，冷热温度下的不同回路是有道理的，因为“冷热温度会对生理和行为产生截然不同的影响，”他说。这种分离可能也反映了基于地球冷热循环的进化过程。例如，基于这项工作，大脑睡眠中枢可能被一种特定的感觉回路直接针对的可能性现在是开放的。
下一个步骤
下一步，加里奥的团队希望找出冷回路和热回路的共同目标，发现它们是如何影响睡眠的。
“我们发现了一个神经元，它可能是冷热温度对果蝇睡眠和活动影响的整合位点，”该论文的第一作者、加里奥实验室的博士后研究员迈克尔·阿尔珀特(Michael Alpert)说。“这将是有趣的后续研究的开始。”
加里奥补充说，该团队对研究温度对行为和生理的长期影响感兴趣，以了解全球变暖的影响，研究物种对变化的适应性。
“人们可能会选择在大热天打个午觉，在世界上的某些地方，这是一种文化规范，但你会选择什么，你的大脑里有什么程序?”不负责任的人说。“当然，这不是苍蝇的培养，所以实际上可能有一个非常强大的潜在生物机制，但在人类中被忽视了。”
参考文献:“高温温度的温度计电路调节果蝇对持续高温的行为”，作者:Michael H. Alpert, Hamin Gil, Alessia Para和Marco Gallio, 2022年8月17日，《当代生物学》。DOI: 10.1016 / j.cub.2022.07.060
这项研究由美国国立卫生研究院资助。
