蜥蜴揭示人类睡眠奥秘

仙仙

寻找睡眠起源的科学家，或许已经在澳大利亚鬃狮蜥的身上找到了重要线索。通过追踪蜥蜴大脑特定区域释放的与睡眠相关的神经信号，并将该区域与哺乳动物大脑的一个神秘区域进行关联，科学家发现，在脊椎动物进化过程中，睡眠的出现比之前想象得要早。
据《科学》报道，这项研究工作最终将揭示睡眠背后的机制，为帮助人类获得更好睡眠铺平道路。
未参与此次研究的美国艾伦研究所神经学家Stephen Smith表示：“这项研究提出和重新构建的问题，其答案对包括临床诊断在内的很多方面都非常重要。”
哺乳动物和鸟类有两种睡眠。在快速眼动睡眠（REM）期间，眼球会不停转动，脑电波频率变快，人类处于这种睡眠状态时会做梦。在REM之间是慢波睡眠，此时大脑活动减弱，电活动同步进行。一些研究表明，这种脑活动不太强烈的睡眠状态，可能有助于记忆的形成和存储。
那么，睡眠研究是如何与蜥蜴联系起来的呢？
2016年，德国马克斯·普朗克学会脑研究所的神经学家Gilles Laurent发现，爬行动物也有上述两种睡眠。他和同事报告说，每隔40秒，鬃狮蜥就会在两种睡眠状态之间进行切换。
没有人知道大脑的哪一部分驱动了哺乳动物、鸟类或爬行动物的慢波睡眠模式。因此，Laurent研究小组用电极追踪了鬃狮蜥脑切片中与慢波睡眠相关的电活动（这种电活动通常在主体死亡后仍能持续）。他们很快就瞄准了背侧脑室脊的一小部分，这个区域位于蜥蜴大脑前部，直到现在科学家也没有发现它的功能。
Laurent的博士后Maria Tosches（现为哥伦比亚大学助理教授）和两名研究生一直在测定蜥蜴大脑不同部位细胞的基因活性，将其与小鼠大脑的基因活性进行比较，并有了意外发现。
他们发现，爬行动物脑区的一组基因产生了慢波模式，该区域与小鼠的屏状体（又名屏状核）非常相似。屏状体是一种不规则的神经结构，深藏大脑之中，与整个前脑连接。这种相似性表明爬行动物大脑中也有屏状体存在。
加州大学伯克利分校神经学家Yang Dan正在研究小鼠大脑中的睡眠回路：“屏状核一直是个谜。”其他研究者认为它是意识的来源，但很少有人意识到它对睡眠的重要性，而且也没有人认为它会存在于爬行动物中。
Laurent团队对该神经区域可与睡眠联系起来感到非常兴奋，他们跟踪了这种假定屏状体与蜥蜴大脑的其他部分的联系。Laurent团队在《自然》上报告说，就像哺乳动物的屏状体一样，这个假定屏状体与蜥蜴大脑的许多部分相连，包括与睡眠有关的区域。当他们破坏屏状体时，蜥蜴仍处于睡眠状态，但不再产生慢波睡眠。
“这篇论文真的明确了慢波的起源。”Dan说。
Laurent勾画出一个较为合理的慢波睡眠设想：在爬行动物（可能也包括其他脊椎动物）中，屏状体不会启动或停止睡眠，而是对来自大脑深处睡眠指挥中心的信号作出反应。它会产生慢波模式并将其传输到大脑其他部位。
Laurent研究小组还在爬行动物远亲——黄腹滑龟的脑中发现了屏状体，由此研究人员认为，该大脑区域早于爬行动物的进化。Laurent说，这项新研究表明，屏状体及其在睡眠中的作用可以追溯到3.2亿年前，即鸟类、其他爬行动物和哺乳动物的祖先生活的年代。
索尔克生物研究所计算神经学家Terrence Sejnowski说，这意味着屏状体在哺乳动物，特别是人类睡眠中的作用应该得到重视。
Smith说：“如果屏状体对爬行动物的睡眠很重要，那么它对人类的睡眠（和睡眠障碍）同样重要。”不管研究人员在这条路上走了多远，这项新的工作使人们回到本源，意识到研究不同物种睡眠的价值，同时也揭示了爬行动物是如何成为脊椎动物大脑进化“主要窗口”的。