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为什会做梦?梦可能来自这两个基因

北极蚊子 2018-9-20 15:03

你会做梦吗?喜欢做梦吗?这要归功于两个关键基因。一项在老鼠身上进行的新研究发现,这些“梦基因”对睡眠阶段至关重要。睡眠阶段给人们带来了奇异的世界景象:裸体参加高中数学考试,牙齿脱落,在空中翱翔等等意想不到的景象。没有这些被称为chrm1和chrm3的基因,哺乳动物就不会经历快速眼动(REM)睡眠,在此期间,大脑和清醒时一样活跃,但身体却瘫痪了。

美丽的梦境,图片:Shutterstock

博科园-科学科普:研究人员说:这一发现很重要,因为睡眠不足和精神障碍是有联系的,日本理研所(Riken)的上田广树(Hiroki Ueda)说:了解大脑对睡眠的基本控制,可以改善睡眠和精神问题的药物治疗,良好的睡眠对人类生活质量至关重要,而睡眠的某些损害可能会导致各种不良后果。但“(睡眠的)分子机制在很大程度上仍有待揭示,阻碍了睡眠相关疾病治疗方法的发展。

奇怪的循环

在一个特定的夜晚,人类通过非快速眼动和快速眼动睡眠循环,这是由不同的大脑活动模式定义。没有人知道这些不同睡眠阶段的确切原因,但快速眼动睡眠的问题与痴呆症、帕金森氏症和其他神经紊乱有关。一般来说,睡眠不足会增加自杀的风险。这就是上田和他的同事们对了解睡眠的基本原理感兴趣原因。科学家已经发现,从非快速眼动睡眠到快速眼动睡眠的转变涉及到一种叫做乙酰胆碱的神经递质。

但是在大脑中有16种细胞受体乙酰胆碱可以结合,其中哪些是快速眼动睡眠所必需的,哪些是多余的,目前还不清楚。为了找到答案,研究人员使用CRISPR技术在老鼠身上逐个敲除这些乙酰胆碱受体的基因。CRISPR使用一种基因序列来引导酶到所需的DNA片段,然后酶在那里剪切该序列,阻止该基因被表达。

失眠

研究立即表明,烟碱型乙酰胆碱受体家族与睡眠关系不大,没有这些受体的老鼠和有受体的老鼠睡得差不多。另一个家族,即乙酰胆碱受体,则更有趣。具体来说,两个名为Chrm1和Chrm3的受体的缺失使睡眠时间缩短了近3个小时。失去这两种受体中的任何一种都会导致快速眼动睡眠的减少和碎片化,同时也会减少非快速眼动睡眠。两种受体都没有的老鼠基本上没有经历过快速眼动睡眠,奇怪的是,尽管有假说认为快速眼动睡眠对生存是必要的。

但这些没有REM睡眠的老鼠没有这种梦幻般的睡眠状态就存活了下来。这是进一步研究的一个有趣途径,但这可能是在人工环境中与实验室动物一起工作的一种意外的副作用。Ueda说:突变小鼠可以在实验室条件下生存,有很多食物,没有任何敌人。在野生环境中,这些基因对生物的生存很重要。了解控制睡眠的特定受体可以为抑郁症和创伤后应激障碍等精神障碍的新疗法提供信息。

研究人员在Chrm1和Chrm 3的工作方式上发现了细微的差异,因此研究小组有兴趣更深入地观察当这些受体被触发时会发生什么。由于这项研究是在老鼠身上进行的,因此还需要做更多的工作来研究这些基因如何在人类身上起作用。这项研究可能有助于从分子角度定义快速眼动睡眠,并揭示快速眼动睡眠在其密切相关的高级认知功能(如学习和记忆)中的生理作用。这项研究于2018年8月28日发表在《细胞报告》上。


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