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科学家在鱼类睡眠中发现的复杂神经模式

2019-07-12 15:49:26  来源:cnBeta

研究人员表示,这些状态可能类似于人类慢波睡眠(正相睡眠)和快波睡眠(异相睡眠)状态,使斑马鱼成为人类睡眠研究的潜在候选者。

据外媒New Atlas报道,一项有趣的新研究提供了对睡眠起源的见解,这是第一次发现斑马鱼的大脑在睡觉时会出现几种大脑状态转变。

据了解,这个星球上几乎所有有大脑的动物都会进入某种睡眠状态。当然,在人类中,睡眠由许多不同的复杂阶段组成,其特征在于神经元特征的变化。我们知道哺乳动物、鸟类和蜥蜴在这些不断变化的睡眠阶段表现出相似程度的复杂性,但直到现在还不清楚鱼脑在转变为睡眠时究竟发生了什么。

为了解决这个谜团,来自斯坦福大学的一组科学家通过基因工程使得斑马鱼的个体神经元在被激活时闪烁。然后,他们构建了一种新型显微镜,可以检测整个鱼体的单细胞分辨率。将鱼固定在溶液中,然后在进入已知的独特睡眠状态时进行密切监测。

随着鱼类在睡眠期间的过渡,两种新的大脑活动模式迅速地传递给研究人员。一种模式被研究人员称为“缓慢爆发睡眠”,他们认为这种模式类似于人类的慢波睡眠。另一种模式被标记为“传播波睡眠”,这被认为类似于人类的快波睡眠。当然,在这个众所周知的睡眠阶段,鱼类并没有表现出与人类相同的快速眼动,但据报道,在此阶段在斑马鱼中观察到的其他肌肉和身体特征与人类快波睡眠阶段相似。

虽然这个引人入胜的发现可能并不能完全证明斑马鱼进入与人类完全相同的睡眠阶段,但它确实提供了一些证据,证明鱼类的睡眠行为比许多人意识到的要复杂得多。该研究提供了明确的证据,当斑马鱼进入睡眠状态时,它不会简单地转变为一维休眠期,而是通过一系列复杂的神经模式,这类似于哺乳动物睡眠的复杂性。

研究人员表示,从进化的角度来看,这指出了至少4.5亿年前出现的睡眠中复杂的大脑模式。事实上,这些神经特征可以被认为与人类相似,这提供了一个假设的进化直线,使复杂的睡眠成为比以前所考虑的更古老的命题。

除了这仅仅是学术上的发现之外,研究人员还提出,这项研究可能会有实际应用,因为斑马鱼可能会被用于作为研究睡眠障碍的有效动物模型。与小鼠相比,斑马鱼的使用可能更容易、更便宜,并提供与人类睡眠模式更相关的比较。

“由于鱼类的神经特征与我们的基本相同,我们可以利用它们的信息为药物试验产生新的线索,” 研究主要作者Louis Leung说道。“由于斑马鱼像人类一样白天活动晚上睡觉,因此在某些方面将鱼类睡眠与人类的进行比较可能在生物学上更准确。”

这项新研究发表在《自然》杂志上。

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