Cell研究揭示“日出而作日落而息"的神經(jīng)學(xué)機制

近日，來自美國西北大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家利用果蠅和小鼠進行研究發(fā)現(xiàn)了動物體內(nèi)生物鐘究竟如何發(fā)揮作用，在早上將其喚醒又在晚上使其睡去。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊cell上。
 
許多研究證明生物鐘的作用機制類似于燈的開關(guān)。而在這項研究中，研究人員終于找到了這一開關(guān)，他們在控制節(jié)律的大腦神經(jīng)元中發(fā)現(xiàn)，白天的時候鈉離子通道活性很強能夠使細(xì)胞變得活躍，zui終喚醒動物，而高活性的鉀離子通道能夠在晚上使細(xì)胞發(fā)生靜息，讓動物睡去。并且，研究人員還發(fā)現(xiàn)在果蠅和小鼠中存在相同的睡眠循環(huán)機制。
 
研究人員指出，這表明調(diào)節(jié)睡眠循環(huán)的隱藏機制可能非常古老，這種循環(huán)機制可能已經(jīng)在進化上保存了幾百萬年，如果在小鼠身上也存在這種機制，那么很有可能在人類身上也會存在。
 
研究人員將這種機制稱為"自行車"機制：兩個腳踏板在一天24小時內(nèi)交替上下，向神經(jīng)元傳遞重要的時間信息。而這兩個腳踏板--鈉離子通道和鉀離子通道--在比較簡單的果蠅體內(nèi)和更加復(fù)雜的小鼠體內(nèi)都保持活躍是讓人出乎意料的。
 
在該項研究伊始，研究人員對于果蠅的節(jié)律神經(jīng)元活性是否會隨一天內(nèi)不同時間發(fā)生變化心存疑問，通過研究他們發(fā)現(xiàn)果蠅體內(nèi)存在很強的節(jié)律性：早上的時候神經(jīng)元活性很強，晚上的時候神經(jīng)元活性就會變?nèi)?。對其中機制進行研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)神經(jīng)元鈉離子通道活性增強，神經(jīng)元就會活動增加，將動物喚醒，而當(dāng)鉀離子通道活性增強，神經(jīng)元就會靜息下來，促進動物睡眠，這種鈉離子和鉀離子通道的平衡調(diào)節(jié)了動物的節(jié)律行為。隨后，研究人員利用更加接近人類的小鼠模型進行研究也發(fā)現(xiàn)了相同的機制。
 
這項研究為人們更好地理解節(jié)律調(diào)節(jié)機制提供了重要信息，對于尋找治療與飛行時差，換班工作等有關(guān)的睡眠障礙的靶向目標(biāo)，開發(fā)治療藥物具有重要意義。