Nat Neurosci：神经胶质细胞可能在控制睡眠和代谢方面起着关键作用

稳态（homeostasis）是指有机体无论周围环境如何变化，都能保持稳定的内部条件，如温度、水分和血糖水平。稳态机制还能调节对动物物种生存至关重要的行为，如睡眠、休息和进食。

如今，在一项新的研究中，来自德国马克斯-普朗克行为神经生物学研究所（MPINB）的研究人员想要更好地了解黑腹果蝇休息、睡眠和进食行为的神经基础。他们的研究结果强调了神经胶质细胞（大脑和神经系统中具有不同专门功能的非神经元细胞）在调节果蝇这些重要机制中的关键作用，表明它们起到了代谢稳态调节器（metabolic homeostats）的作用。相关研究结果发表在Nature Neuroscience杂志上。

论文第一作者Andres Flores-Valle说，“人类一生中大约有三分之一的时间都在睡觉，但我们仍然不完全明白为什么睡眠是必要的。我们的研究旨在通过研究果蝇来回答这个问题，尽管果蝇的大脑简单得多，但它们也会睡觉。果蝇的简单性和强大的遗传工具使它们成为了解睡眠基本功能的理想选择。”

作为这项研究的一部分，Flores-Valle和他的同事们特别致力于发现一种追踪果蝇睡眠需求（即睡眠稳态）的大脑信号。在经过一段时间的安稳睡眠后，果蝇变得更加疲倦和复位时，这种信号应该会增加。

Flores-Valle解释说，“了解睡眠稳态背后的机制有可能为睡眠的必要性提供答案。我们使用体内成像技术，在显微镜下记录清醒和熟睡果蝇的神经胶质细胞和神经元活动。为此，我们让果蝇保持舒适，并使用机器人每隔几小时喂食一次。我们这样做了好几天，让它们在显微镜下自然入睡。”

在实验中，研究人员研究了两种不同类型的神经胶质细胞，即星形胶质细胞样神经胶质细胞（astrocyte-like glia）和鞘状神经胶质细胞（ensheathing glia）。前者的功能与星形胶质细胞类似，有助于维持大脑中稳定的化学环境。第二种是包裹轴突的细胞，有助于轴突再生和清除轴突残留物或受损细胞。

自由活动果蝇的行为及行为过程中脑电长期钙成像

值得注意的是，Flores-Valle和他的同事们是第一个长时间记录果蝇大脑活动的人，同时还确保了果蝇在休息时的舒适度。他们采用的实验方法最终使他们能够在果蝇睡眠和清醒时对其进行间歇性观察。

Flores-Valle说，“我们发现，神经胶质细胞通过钙信号追踪睡眠需求，钙信号在清醒时升高，在睡眠时复位。令人惊讶的是，我们发现被认为会触发睡眠的神经元反而会追踪进食需求，其活动会一直上升，直到果蝇进食。我们还发现神经胶质细胞的钙活动与代谢有关，有助于清除二氧化碳和调节pH值，这表明可能需要睡眠来恢复代谢平衡。”

这些研究结果表明，神经胶质细胞会对代谢信号做出反应，而这些反应会影响它们的钙活动。总之，这些结果将神经胶质细胞的活动与代谢状态和睡眠调节联系起来。未来，它们可能会激励人们进一步研究神经胶质细胞对睡眠的贡献，这也会增进人们对睡眠和代谢紊乱的了解。

Flores-Valle补充说，“我们接下来的研究将试图揭示神经胶质细胞如何触发从清醒到睡眠的过渡，这是一个仍未得到解答的关键问题。我们猜测，长时间清醒后神经胶质细胞中的钙活动升高有助于启动睡眠，但这一信号如何在整个大脑中发挥作用仍是未知数。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Andres Flores-Valle et al, Dynamics of glia and neurons regulate homeostatic rest, sleep and feeding behavior in Drosophila, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01942-1.