最近的睡眠研究揭示了大脑和肠道之间意想不到的联系。
睡觉 是人类必不可少的活动之一——如此重要，事实上，即使我们一晚睡眠不足，我们也可能难以思考、做出反应或以其他方式度过这一天。 然而，尽管睡眠对功能和生存很重要，但科学家们仍然不完全了解睡眠是如何运作的。
熟睡的小猫——说明性照片。 图片来源：Kate Stone Matheson 来自 Unsplash，免费许可
输入 德拉加纳罗古利亚，一位神经生物学家，致力于解开睡眠的基本生物学原理。
作为一个自称为科学后来者的人，Rogulja 被她认为“广泛有趣且在人类基本水平上易于理解”的问题所吸引。
其中一个问题是我们睡觉时会发生什么。
对于哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所神经生物学副教授 Rogulja 来说，睡眠的一个有趣方面是随着外部世界消失而内部世界接管而带来的意识和意识的丧失。
在与...的对话中 哈佛医学新闻, Rogulja 深入研究了她的睡眠研究的细节，该研究使用果蝇和老鼠来探索我们为什么需要睡眠以及我们在睡眠期间如何与世界脱节。
Rogulja 实验室用来监测果蝇活动和健康的实验装置。 苍蝇被分成单独的管子，它们的运动被红外线光束捕捉到。 在 2020 年的一项研究中，研究人员发现苍蝇失去的睡眠越多，它们的寿命就越短。 图片来源：Rogulja 实验室。
哈佛医学新闻： 你在睡眠的背景下研究什么？
罗古利亚： 在过去的几年里，我的实验室一直在研究两个主要问题。 首先是为什么睡眠是生存所必需的。 为什么不睡觉，没多久就真的死了？ 另一个问题是当您入睡时，您的大脑如何与环境断开连接。 如何防止刺激在睡眠期间到达您的大脑？
提高感官唤醒的阈值对睡眠至关重要，我们想了解大脑周围如何建立屏障。 睡眠是一个统一的状态，但它似乎有多个组件，这些组件通过不同的机制进行调节。 我们想了解这些机制。
HM新闻： 您的研究如何改变了您对睡眠的看法？
罗古利亚： 长期以来，科学家们一直遵循这样的原则，即睡眠属于大脑、由大脑和为大脑服务。 因此，关于为什么睡眠对生存必不可少的研究主要集中在大脑上。
然而，我们现在意识到，虽然睡眠可能是为了大脑，但它不是 只是 对于大脑。 睡眠是一种超古老的行为，起源于最早的动物。 这些动物没有大脑，只有非常简单的神经系统。
然后，随着动物变得越来越复杂，这些与大脑相关的睡眠目的也在进化。 然而，研究人员研究了睡眠不足的动物的大脑，试图找出它们死亡的原因，但一无所获。 另一方面，临床数据表明，人类睡眠不足会导致身体出现各种疾病。 对我们来说，这确实表明睡眠不仅仅与大脑有关。
我们的研究告诉我们，在谈到睡眠时，我们需要停止将大脑与身体分开考虑。 我仍然对神经科学家如何认为大脑比身体具有优势并处于等级制度的顶端感到震惊。
为了解开神经科学中最大的谜团，我们需要采取更综合的方法，这就是我的实验室正在为睡眠所做的努力。 我们发现我们确实需要考虑整个身体才能理解睡眠。 这是有道理的。 当您入睡时，您的肌肉会放松，血液循环会发生变化。 当然，这是关于全身的。
HM新闻： 您使用什么工具来研究睡眠？
罗古利亚： 从历史上看，很多睡眠研究都是在人类身上进行的，但这些实验往往是有限的和描述性的，因为你不能真正在人类身上做实验。
然而，在过去的两年半时间里，科学家们已经意识到果蝇会睡觉； 最近，我们发现调节果蝇睡眠的基因在小鼠中是保守的。
当我开始我的实验室时，我们只使用果蝇作为模型系统来研究睡眠，但后来我们也建立了小鼠模型。 果蝇使我们能够快速检验大量假设并进行大规模、无偏见的基因筛选，然后我们可以在小鼠身上检验我们在果蝇身上发现的东西，作为哺乳动物，小鼠与人类更相似。
HM新闻： 在您的 2020 手机 纸, 你解决了 为什么睡眠是生存所必需的. 答案是什么？
我们发现睡眠较少的果蝇寿命较短：我们发现了一种相关性，即果蝇失去的睡眠越多，它们死亡的速度就越快。 有趣的是，睡眠剥夺的方式并不重要。 重要的是失去的睡眠量。
睡眠不足与死亡之间似乎存在一个转折点，这告诉我们身体可能正在发生某些特定的事情，而不是一般的磨损。
为了进一步研究这一点，我们用细胞损伤标记物对睡眠不足的果蝇的不同器官进行了染色。 我们发现在肠道中，氧化分子增加，氧化峰值与果蝇开始死亡的拐点相关。
我们在睡眠不足的老鼠身上证实了这一发现。 但是当我们给睡眠不足的果蝇抗氧化剂或打开肠道中产生抗氧化剂的基因时，我们发现果蝇可以在很少或没有睡眠的情况下存活，这表明肠道是睡眠的一个非常重要的目标。
HM新闻： 对人类有任何可能的应用吗？
我们的研究结果表明，如果我们能够防止肠道氧化，我们或许能够抵消失眠的影响。 这一点很重要，因为许多疾病都与肠道功能障碍有关，而睡眠不足时出现的许多疾病实际上可能是肠道损伤的结果。
我们现在开始考虑如何诊断由于人类睡眠不足导致的肠道氧化。 我们想设计“可吞咽物”——您可以吞咽的药片或药片，它们可以通过例如改变粪便的颜色来报告肠道的氧化状态。
我们也在寻找生物标志物：已经在体内循环的分子，表明睡眠不足和肠道氧化。 我实验室的医生正在对睡眠不足的老鼠进行分析，以寻找此类生物标志物。
我们已经有一些分子是有前途的氧化标记物，并且似乎随着抗氧化处理而减少。 最终，有可能设计出可以口服的补充剂来逆转因睡眠不足引起的肠道氧化。
HM新闻： 你刚刚发布了一个 在新纸 手机 探索大脑在睡眠期间如何与环境断开连接。 请告诉我们更多。
直到现在，我们对此几乎一无所知。 目前尚不清楚大脑中是否有一个地方在睡眠期间所有感觉信息都会减弱，或者是否有多个这样的地方。 例如，在睡眠期间触摸和温度的处理方式是否相同？
我实验室的博士后研究员 Iris Titos 建立了一个系统，可以为果蝇提供轻度、中度或高水平的振动。 通常，当您使用低强度振动时，很少有苍蝇会醒来，而当您使用高强度振动时，几乎所有苍蝇都会做出反应。
然后，我们进行了大规模筛选，以确定控制果蝇醒来难易程度的基因——让果蝇超级容易醒来的基因，以及让果蝇在地震中入睡的基因。
HM新闻： 基因屏幕显示了什么？
筛选的结果非常有趣。 我们确定了一个编码称为 CCHa1 的分子的基因。 当我们耗尽果蝇中的 CCHa1 时，它们很容易醒来——所以 20% 的人在特定的振动水平下醒来，而不是 90%。
然而，虽然 CCHa1 存在于神经系统和肠道中，但只有当我们在肠道中耗尽它时，苍蝇才更容易被唤醒。
肠道中产生 CCHa1 的细胞被称为肠内分泌细胞，它们实际上与神经元有许多共同特征，甚至可以与神经元连接和交流。 这些细胞面向肠道内部，它们有点“品尝”肠道内容物。
我们发现饮食中的蛋白质浓度越高，这些肠道细胞产生的 CCHa1 就越多。 然后该分子从肠道传播到大脑，在那里它向一小群多巴胺能神经元发出信号，这些神经元也接收有关振动的信息。
这些神经元会产生多巴胺，多巴胺通常会促进唤醒，但在这种情况下会抑制唤醒。 振动会削弱多巴胺能神经元的活动，从而使果蝇更容易醒来。 肠道产生的 CCHa1 基本上缓冲了多巴胺能神经元的振动，使果蝇能够更大程度地忽略环境并睡得更深。
我们还发现，CCHa1 通路虽然对门控机械感觉信息至关重要，但对果蝇在受热时醒来的难易程度没有影响，这表明振动和温度等不同的感觉方式可以独立门控。
最后，我们发现高蛋白饮食还能改善小鼠的睡眠质量，使它们更能抵抗机械干扰。 我们现在正在测试小鼠中是否涉及类似的信号通路。
HM新闻: 这些发现告诉你什么？
好吧，我们从其他研究中知道，当动物挨饿时，它们会抑制睡眠以觅食。 相比之下，当他们感到饱足时，尤其是当他们对蛋白质感到饱足时，他们往往会睡得更多。
现在，我们已经表明，当饮食中的蛋白质含量更高时，动物会睡得更深，反应更慢。 这表明，如果动物不需要寻找食物，它们可以脱离环境，躲在某个地方睡觉，这样可能更安全。
更广泛地说，我们的研究表明饮食选择会影响睡眠质量。 现在我们可以探索人类的这种联系，以了解如何通过控制饮食来改善睡眠。
HM新闻： 您认为人们经常对睡眠有什么误解吗？
Rogulja：我认为人们应该意识到 我们的感觉和我们身体里发生的事情不一定是一样的。 在我们的研究中，我们发现可以将困倦感与睡眠需求区分开来——一些睡眠不足的动物不一定会感到困倦，我们可以看出这是因为它们在睡后没有额外睡眠来补觉剥夺停止了，但这些动物仍然因缺乏睡眠而死亡。
这意味着即使我们可以欺骗自己不感到困倦，睡眠不足仍然会对我们的身体产生负面影响——例如，如果您服用了一种让您感到清醒的物质，那么体内会发生同样数量的氧化你的直觉。
人们可能会说他们每晚只睡几个小时没问题，但他们只是说他们可以熬过这一天。 他们的身体仍然会记录睡眠不足。 由于睡眠不足，我们真的无法判断我们的身体发生了什么，我们可能需要比我们想象的更多的睡眠。
Sumber: HMS
