大腦的生物鐘或能持續監測環境溫度的改變

大腦中的回路能夠扮演一種生物鐘來告訴我們何時睡覺，同時還會控制我們睡眠的時間；近日一項刊登在國際雜志Nature上的研究報告中，來自美國國立神經病和卒中研究院（NINDS）的科學家們通過研究發現，這種生物鐘還能夠持續監測機體內部提問的改變，并且將這些信息整合成為控制睡眠的神經網絡。

研究者Janet He表示，這項研究中，我們利用了強大的模型系統，即果蠅的生物鐘闡明了來自環境的溫度線索如何被用來控制睡眠的時間點和持續時間。生物鐘是幾乎每個有機體都擁有的一種機體生理學過程，其能夠幫助協調睡眠行為和環境的改變，如今研究人員已經鑒別除了晝夜循環和睡眠開端之間的關聯，然而溫度的改變似乎也能夠影響人類的睡眠模式。

30多年前研究人員在果蠅機體中發現了生物鐘的存在，隨后研究者又在人類大腦中發現了相同的生物鐘，對生物鐘的研究就是很好的范例，其能夠幫助我們了解機體到底是如何發揮作用的；文章中，研究人員利用了特殊的熒光蛋白進行研究，當神經元開啟功能時熒光蛋白就會從綠色變成紅色，隨后當增加或降低果蠅周圍環境的溫度時，研究人員觀察了果蠅大腦不同部位的生物鐘活性，讓他們不可思議的是，當環境溫度較低時，果蠅大腦名為DN1p的生物鐘區域會增加自身的活性，而當環境溫度較高時該區域活性就會降低。

研究者Shafer表示，我們都知道，光能夠刺激生物鐘，而光和熱也會在同一時間增加；因此，我們完全出乎意料地發現，自身活性增加的一個生物鐘區域也會對溫度降低產生反應。隨著時間延續，生物鐘會不斷“重置”來對晝夜循環產生反應，而果蠅機體的生物鐘也會被重置成為光或溫度的新周期，因此，下一步研究人員還希望通過更多研究來確定是否DN1p

區域也會參與生物鐘對新型熱循環或冷循環的重置過程。由于DN1p神經元被認為能促進睡眠，因此研究人員阻斷了該神經元的活性或通過遺傳方式來消除他們的功能，這兩種方式均能夠影響果蠅產生應對溫度改變的睡眠周期，這就強調了DN1p神經元在控制睡眠行為上的重要性。

研究者表示，因為果蠅身體是半透明的，其生物鐘神經元就能直接對光產生反應，隨后我們還想知道是否溫度能同樣的方式發揮作用或者還需要外部的器官才可以。在果蠅機體中，溫度會被大腦中的神經元或機體感覺器官的神經脈沖直接感知，為了對兩者進行區分，研究者通過遺傳方式或物理學方式對感覺器官進行操作，結果發現，DN1p神經元不再對溫度改變產生反應了，這就意味著，生物鐘能夠解釋機體的溫度信號，而不是直接感知溫度改變。

最后研究者表示，大型動物和人類機體的生物鐘也會對溫度改變變得敏感，正因為擁有較大的身體尺寸，所以人類常常需要外部感覺器官的輸入信號；實際上，盡管具有較小的尺寸，果蠅的生物鐘也同樣依賴于大腦外部的溫度感受器，本文研究或為后期研究人員進一步闡明人類機體睡眠的分子機制提供新的線索和希望。