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2023

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打盹的线虫将为我们揭开睡眠之谜



  线虫(C. elegans)是实验室里广泛应用的一种模式生物。现在,它可能会成为一把研究者打开生物核心问题的密钥:为什么我们需要睡觉?来自宾夕法尼亚大学医学院的研究者,将一项新发现发表在《Nature》杂志在线网站上,表明线虫有一种类似睡眠的状态,表现出动物王国里绝大多数动物在睡眠生理学方面的许多相似之处。此项研究为揭开睡眠的进化和意义,以及动物的类似睡眠的状态提供了重要的信息。

此外,此项研究中所采取的基因工作也为线虫的使用提供了新的思路,有望通过研究识别出睡眠调控基因(sleep-regulatory gene)和睡眠障碍的药物靶点。

 

  第一作者David M. Raizen博士是一位神经学领域的副教授,他与宾夕法尼亚的其他研究者合作完成了此项有关睡眠的研究。研究发现,在生长发育过程中,线虫有一种称作“困倦”(lethargus)的状态,这种状态与睡眠的状态非常相似。“就像人在睡觉的时候反应迟钝一样,线虫在困倦时的表现也是这样。” Raizen解释道,“人们在长时间没有睡眠后,一有时间就会很快、很深入睡,线虫的反应也一样。”

在研究线虫睡眠的过程中,Raizen和同事不仅证实了睡眠在自然界中的广泛性,而且还提出了一个有关睡眠意义的合理解释。

  因为困倦的时间与线虫的生命周期(神经系统中突触的转换周期)有些吻合之处,研究者认为睡眠是神经系统可塑性(nervous system plasticity)所需要的一种状态。换句话说,为了让神经系统可以继续生长和变化,需要有一个行为相对低调的时间段。宾夕法尼亚大学的其他研究者发现,动物在睡眠时突触会发生变化,如果剥夺睡眠将会阻断这些突触变化。

  此外,研究者通过使用线虫识别出了一个调控睡眠的基因。这个基因它本身是一个激酶,受到环磷酸鸟苷(cyclic GMP)这一小分子的调控。此项发现可能为进一步阐述该基因在人类睡眠中的作用铺平道路,也可能为开发睡眠紊乱的相关药物提供理论依据。“它为我们研究睡眠的功能提供了重要线索。”文章的共同作者Allan I. Pack介绍说。

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