jamilla akhund-zade
丽贝卡·森夫特(Rebecca Senft)的数字

任何患有一次睡眠睡眠不幸的人都不需要说服睡眠对福祉很重要。几十年的研究同意已经众所周知的 - 睡眠对身体和大脑的健康至关重要,并且睡眠缺乏可能致命。然而与我们目前的理解相反,最近对卑微的水果飞行进行了研究,果蝇黑胶基的研究表明,失眠的苍蝇继续过着正常的生活。

睡眠的重要性

普通人花费大约三分之一的时间睡觉,幸运的是,那个时间没有浪费。睡眠有直接福利对于记忆和学习,新陈代谢和激素平衡,大脑废物的清除和情绪健康。为了研究睡眠是否对生存至关重要,研究人员使用模型生物来追踪睡眠剥夺对健康和生存的影响(图1)。在大鼠中,例如,在两到三周的过程中睡眠剥夺是致命的。在人类中,受到影响的人致命的家族性失眠,由脑内错折叠的蛋白质引起的稀有遗传疾病,在表现出症状的几个月内遭受无法睡眠和死亡。

虽然这些睡眠剥夺实验似乎指向没有睡眠的事实是致命的,但仍然存在关于睡眠必需品的猜测空间。在鸽子中,慢性睡眠剥夺并未引起与大鼠相同的致命效果。

在致命的家族性失眠的情况下,很难说是否由于缺乏睡眠而发生死亡或由于疾病引起的神经元的破坏 - 感染与具有相同错误的蛋白质的小鼠负责致命的家族性失眠导致过早死亡没有中断睡眠。

图1所示。不同生物的睡眠剥夺研究结果。对于鸽子,实验在29天后终止,但鸽子没有显示出不良影响。因此,杆在较轻的阴影中延伸,以表示鸽子可能在患有不良效果之前没有睡眠时间更长。

失眠的果蝇生存

鉴于睡眠剥夺可能不会致命的潜力,来自伦敦帝国学院的科学家决定严格的调查果实飞的睡眠习惯是为了看看睡眠剥夺和生存之间是否存在联系。水果苍蝇是实验室研究中使用的常见生物 - 它们易于维护,多年来,许多工具已经开发出遗传,神经生物学和行为。研究人员在各个小瓶中脱离了食物,并使用计算机辅助跟踪和机器学习记录了苍蝇的行为。These two approaches allowed them to record every single position of the fly in the vial, but also to differentiate between sleep (immobility lasting longer than five minutes) and what they term ‘micro-movements’ or movements that happen while the fly is standing in one place: grooming, egg-laying, and feeding.

他们发现,当观察具有相同基因株的正常健康果蝇时,个体之间的睡眠时间非常不同——据报道,一些果蝇每天只睡几分钟,而另一些则睡了10个小时。他们令人惊讶的发现表明,一些果蝇天生就不睡觉,因为在新的试管中再次测试时,它们的睡眠习惯保持不变。

在观察到自然界中有不睡觉的果蝇后,这项研究的作者调查了剥夺果蝇的睡眠是否会降低它们的存活率。他们使用计算机辅助跟踪来监测苍蝇,一旦苍蝇静止20秒,管子就会旋转以打断它们的睡眠。这种情况一直持续到苍蝇的整个生命周期,在实验室环境下可以持续近两个月。尽管缺乏睡眠的果蝇的睡眠时间减少了95%,但雄性和雌性果蝇的平均寿命只略微减少了几天(图2)。即使睡眠严重减少 - 致命对大鼠和人类致命的一种似乎并不扰乱。

图2。实验结果表明睡眠剥夺对果蝇寿命的影响很小。睡眠不足的果蝇每次睡觉都会受到干扰,而实验中的对照组果蝇则不受干扰,让它们自然睡眠。

无眠的苍蝇和我们

作者的结论似乎违背了目前关于睡眠重要性的思考 - 一天只需几分钟的睡眠就如何生存?作者提出了一种理论,即睡眠量可以分为三个组件 - 重要的一部分,一个有用的一个,一个有用的一个组件和附件(图3.)。他们与其他重要行为一起绘制了生存 - 饮食。当你吃饭时,有一定数量的卡路里你必须进入生存(重要),你摄入量的量以获得更好的功能(有用),你的摄入量只因为食物很好(附件)。他们认为他们的睡眠剥夺实验取消了附件和有用的睡眠,但苍蝇能够通过睡在几秒钟的微小的比赛中来满足他们至关重要的睡眠需求。

图3。Geissmann等人的睡眠不同组成部分的建议理论。重要的睡眠是维持生命所需的是,需要有用的睡眠来保持良好的功能水平(精神和/或身体),并且配件睡眠最佳地将动物的睡眠唤醒周期同步到其环境。

虽然这么短的睡眠时间听起来令人震惊(或者也许诱人),有一个睡眠量的广泛变化在不同的物种。棕色蝙蝠每天睡20个小时,而大象、长颈鹿或马等大型迁徙食草动物每天睡不到3小时。迁徙的鸟类他们在漫长的旅途中几乎没有睡觉。这种睡眠量的变化可能反映了动物对环境或生活方式的适应,从而优化了它们的能量使用(寻找食物vs.睡眠),并降低了因事故或捕食者死亡的风险。因此,即使是睡眠很长时间的动物,大部分时间也可能是有用的或附属的睡眠成分,而不是至关重要的睡眠。人类的睡眠时间也有自然差异睡眠者每晚只需要六个小时或更少的睡眠,但对于大多数人来睡眠不到八个小时的睡眠会不利影响精神表现

来自果蝇的证据可能会鼓舞我们那些想要熬夜到凌晨的人,但遗憾的是,不睡觉对人类的风险仍然远远大于任何潜在的好处。现在,明智的做法是睡上一觉,把整夜的工作留给苍蝇去做。

贾米拉·阿洪-扎德(Jamilla Akhund-Zade)是哈佛大学五年级博士生,研究果蝇的热偏好。

Rebecca Senft是哈佛大学神经科学博士学生的第四年计划,他研究了小鼠中血清素神经元的电路和功能。

想要查询更多的信息:

  • 想要深入了解睡眠和睡眠障碍的本质,看看这个国家地理杂志的文章玛吉Steber。
  • 要阅读Geissmann、Beckwith和Gilestro在本文中讨论的关于失眠果蝇的原始研究,请查看它们的开放获取预印在生物XIV。
  • 最近关于果蝇如何了解睡眠机制的研究,请退房这项工作来自约翰霍普金斯大学。

一个想法“失眠苍蝇引发正常生活

  1. 如此有用的信息。我记得我当学生的时候有很多个不眠之夜。因为那段时间,我现在可能感觉很累。我真的很高兴,我现在住在我平静的马场,不用每天设置警报。良好的睡眠真的很重要。

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