新功能、新界面、新体验,扫描即可下载生物谷APP!
首页 » 细胞生物学 » Nature:重大发现!大脑的生物钟或能持续监测环境温度的改变

Nature:重大发现!大脑的生物钟或能持续监测环境温度的改变

来源:本站原创 2018-03-08 22:50

2018年3月8日 讯 /生物谷BIOON/ --大脑中的回路能够扮演一种生物钟来告诉我们何时睡觉,同时还会控制我们睡眠的时间;近日一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自美国国立神经病和卒中研究院(NINDS)的科学家们通过研究发现,这种生物钟还能够持续监测机体内部提问的改变,并且将这些信息整合成为控制睡眠的神经网络。

图片来源:Shafer lab, University of Michigan, Ann Arbor

研究者Janet He表示,这项研究中,我们利用了强大的模型系统,即果蝇的生物钟阐明了来自环境的温度线索如何被用来控制睡眠的时间点和持续时间。生物钟是几乎每个有机体都拥有的一种机体生理学过程,其能够帮助协调睡眠行为和环境的改变,如今研究人员已经鉴别除了昼夜循环和睡眠开端之间的关联,然而温度的改变似乎也能够影响人类的睡眠模式。

30多年前研究人员在果蝇机体中发现了生物钟的存在,随后研究者又在人类大脑中发现了相同的生物钟,对生物钟的研究就是很好的范例,其能够帮助我们了解机体到底是如何发挥作用的;文章中,研究人员利用了特殊的荧光蛋白进行研究,当神经元开启功能时荧光蛋白就会从绿色变成红色,随后当增加或降低果蝇周围环境的温度时,研究人员观察了果蝇大脑不同部位的生物钟活性,让他们不可思议的是,当环境温度较低时,果蝇大脑名为DN1p的生物钟区域会增加自身的活性,而当环境温度较高时该区域活性就会降低。

研究者Shafer表示,我们都知道,光能够刺激生物钟,而光和热也会在同一时间增加;因此,我们完全出乎意料地发现,自身活性增加的一个生物钟区域也会对温度降低产生反应。随着时间延续,生物钟会不断“重置”来对昼夜循环产生反应,而果蝇机体的生物钟也会被重置成为光或温度的新周期,因此,下一步研究人员还希望通过更多研究来确定是否DN1p

区域也会参与生物钟对新型热循环或冷循环的重置过程。由于DN1p神经元被认为能促进睡眠,因此研究人员阻断了该神经元的活性或通过遗传方式来消除他们的功能,这两种方式均能够影响果蝇产生应对温度改变的睡眠周期,这就强调了DN1p神经元在控制睡眠行为上的重要性。

研究者表示,因为果蝇身体是半透明的,其生物钟神经元就能直接对光产生反应,随后我们还想知道是否温度能同样的方式发挥作用或者还需要外部的器官才可以。在果蝇机体中,温度会被大脑中的神经元或机体感觉器官的神经脉冲直接感知,为了对两者进行区分,研究者通过遗传方式或物理学方式对感觉器官进行操作,结果发现,DN1p神经元不再对温度改变产生反应了,这就意味着,生物钟能够解释机体的温度信号,而不是直接感知温度改变。

最后研究者表示,大型动物和人类机体的生物钟也会对温度改变变得敏感,正因为拥有较大的身体尺寸,所以人类常常需要外部感觉器官的输入信号;实际上,尽管具有较小的尺寸,果蝇的生物钟也同样依赖于大脑外部的温度感受器,本文研究或为后期研究人员进一步阐明人类机体睡眠的分子机制提供新的线索和希望。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Swathi Yadlapalli, Chang Jiang, Andrew Bahle, et al. Circadian clock neurons constantly monitor environmental temperature to set sleep timing. Nature volume 555, pages 98–102 (01 March 2018) doi:10.1038/nature25740

版权声明:本文系生物谷原创编译整理,未经本网站授权不得转载和使用。如需获取授权,请点击
温馨提示:87%用户都在生物谷APP上阅读,扫描立刻下载! 天天精彩!



相关标签

最新会议 培训班 期刊库