立即入睡--在果蠅腦中發現睡眠開關

COURTESY OF SCOTT LOEBL, ÅSA WINTHER, AND CASSANDRA VAN DUNK

與其數羊、喝溫牛奶或聽放鬆音樂，失眠者可能更期待可以按個開關就讓自己輕鬆入睡。

華盛頓大學的研究者發現果蠅腦中就有一個類似的睡眠開關，研究成果刊登在Science期刊上。研究者發現在果蠅的腦中有約20個細胞組成的群體能控制「何時睡」以及「睡多久」，且透過「睡眠開關」所誘導出的沉睡狀態對於長期記憶形成是不可或缺的，這也提供了證據來解決科學家一直有爭議的部分—睡眠有助於記憶。

神經生物學教授Paul Shaw說：「這真是令人振奮的消息，經由睡眠開關所誘導出的睡眠狀態和一般自發性睡眠非常相像。」這意味者我們可以透過操控這些細胞來探索新的境界，探討睡眠的目的究竟為何，或許將來某一天可藉此讓我們用更自然的方式來誘導人們入睡。
這些關鍵的細胞位於果蠅腦中的背扇型體(dorsal fan-shaped body)。研究者利用基因改造的方式使這些細胞增加活性，而這些細胞活性增加後會讓果蠅一天多睡上七個小時。接著研究者透過增加一個基因，使細胞會隨著溫度上升而增加活性，如此一來就可以透過環境溫度來控制果蠅何時睡以及睡多久。

Sleeping flies from thescientistllc on Vimeo.
影片中發出紅光(提升溫度)後果蠅就靜止(入睡)，紅光消失又立即醒來。

由於睡眠對記憶形成是必要的，因此研究者透過驗證誘導睡眠對於記憶形成是否也具必須性，來瞭解誘導出的睡眠和自發性睡眠是否相同。研究中所使用的學習訓練為求偶制約(courtship conditioning)。一般雄性果蠅遇到散發著雌性費洛蒙的果蠅就會展現出求偶行為，即使散發費落蒙的果蠅是雄性也同樣會努力表現。實驗中受試雄性果蠅被放置在一群散發雌性費落蒙的雄性果蠅中，雖然努力表現但其他雄性果蠅都不會接受。因此受試果蠅需要盡快記得哪隻是沒性趣的，這樣才不會浪費太多時間來尋找繁殖對象。「記得被哪隻果蠅拒絕過」就是需要形成長期記憶的內容。在經歷多次被拒絕後，受試果蠅終於學會遇到雄性果蠅時不要浪費精力去展現求偶行為。一般而言這樣的制約學習通常只能維持數小時的記憶，但若在訓練後活化背扇型體細胞的方式讓果蠅立即睡著，則此記憶可維持數天之久。如此確認了誘導睡眠與一般睡眠一樣，都具有幫助記憶的效果。

為了排除是因細胞活化直接增進長期記憶的可能性，研究者在活化細胞的同時也避免讓果蠅睡著。結果發現果蠅就無法讓記憶持續太久，這也顯示了睡眠對於固化記憶的重要性。然而科學家尚未確定人類的大腦中也有一個背側扇形體存在，研究者目前正嘗試了解是否有類似型態的細胞存在。

編譯：許琇婷、蔡宇哲

外電出處

Washington University School of Medicine (2011, June 23). Sleep switch found in fruit flies. ScienceDaily. Retrieved August 2, 2011, link 

文獻連結

Jeffrey M. Donlea, Matthew S. Thimgan, Yasuko Suzuki, Laura Gottschalk, Paul J. Shaw. Inducing Sleep by Remote Control Facilitates Memory Consolidation in Drosophila. Science, 2011; 332 (6037): 1571-1576. link

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