研究人员发现果蝇将感觉神经元与睡眠周期调节联系起来

伊利诺伊州埃文斯顿——冬天可能已经过去，但你还记得在寒冷黑暗的日子里醒来的挑战吗？温度会影响几乎所有生物的行为，但关于感觉神经元和控制睡眠-觉醒周期的神经元之间的关系，还有很多东西需要了解。

西北大学的神经生物学家发现了这一行为背后的线索。在对果蝇的研究中，研究人员发现了一个“温度计”电路，它可以将外界寒冷温度的信息从果蝇的天线传输到更高的大脑。他们展示了在这个周期中，季节性寒冷和黑暗条件如何抑制果蝇大脑中的神经元，从而促进活动和觉醒，尤其是在早上。

温伯格文理学院神经生物学副教授凯尔加罗德(Kyle Gariod)说：“这有助于解释为什么——对于苍蝇和人来说——在冬天的早晨很难像这样醒来。”“通过研究果蝇的行为，我们可以更好地理解温度对于调节睡眠是如何以及为什么如此重要。”

这项研究由Gallio领导，在果蝇身上进行，今天(5月21日)发表在《当代生物学》杂志上。

本文首次描述了驻留在苍蝇天线中的“绝对冷”感受器，它只对低于苍蝇“舒适区”(大约华氏77度)的温度作出反应。在识别出这些神经元后，研究人员跟踪它们，直到它们到达大脑中的目标。他们发现，这些信息的主要接受者是一小部分大脑神经元，它们是控制活动和睡眠节奏的更大网络的一部分。当他们发现的冷回路活跃时，通常由晨光激活的目标细胞将被关闭。

它是果蝇昼夜节律生物学的经典模型系统，其中研究人员研究了控制我们24小时休息和活动周期的机制。目前，大量工作集中在外部线索(如光和温度)的变化如何影响活动和睡眠的节奏，以及线索如何到达控制这些反应的特定大脑回路。

虽然环境温度的检测对小“冷血”果蝇来说非常重要，但人类仍然是舒适的动物，不断寻求理想的温度。人类寻求最佳温度的部分原因是核心和大脑温度与诱导和维持睡眠密切相关。阳光和温度的季节性变化也与睡眠的变化有关。

Gariod说：“温度感应是最基本的感觉方式之一。”他的团队是世界上少数系统研究果蝇温度感应的人之一。“我们在苍蝇大脑中发现的原则——逻辑和组织——可能永远与人类的原则相同。无论是苍蝇还是人类，感觉系统都必须解决同样的问题，所以它们经常在大脑中这样做。同理。"

加里奥是这篇论文的通讯作者。Gallio实验室博士后研究员Michael H. Alpert和前博士生Dominic D. FrankGallio是本文的共同第一作者。

“睡眠不足的后果是多方面的——疲劳、注意力不集中、学习障碍和许多健康参数的变化——但我们仍然没有完全理解睡眠是如何在大脑中产生和调节的，以及外部条件如何影响睡眠驱动因素和质量。”阿尔珀特说。

这项研究是多年努力的结果，由Gallio实验室各个阶段的科学家组成，他们的职业从本科生到首席研究员不等。

弗兰克说：“研究大脑的活动非常重要。”"我们的发现证明了功能研究在理解大脑如何控制行为方面的重要性."

一般来说，这项研究在很大程度上依赖于研究神经元活动以及这些神经元对行为的影响的能力。为此，研究人员开发了新的工具，并将功能和解剖学研究、神经遗传学和行为监测方法结合起来，在野生型和转基因果蝇中进行这些实验。

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