大脑内部的时钟不断测量体温
大脑中的电路就像一个内部时钟，告诉我们该睡觉了，并控制我们睡多久。一项针对苍蝇的新研究表明，该生物钟的一部分不断监测外部温度的变化，并将该信息整合到控制睡眠的神经网络中。这项研究发表在自然并得到了国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的支持，它是国家卫生研究院的一部分。
“这项研究利用了果蝇强大的模型系统生物钟网络来演示来自环境的温度线索是如何用来控制睡眠时间和持续时间的，”NINDS的项目主任Janet He博士说。
生物钟是一种基本过程，几乎存在于每一种生物体中，协调睡眠行为与环境变化。光/暗周期和睡眠开始之间的联系已被广泛认可;然而，温度的变化似乎也会影响人类的睡眠模式。
密歇根大学安娜堡分校的副教授、该研究的资深作者奥里·谢弗博士说:“30多年前在苍蝇中发现的生物钟基本上和在人类大脑中发现的是一样的。”“生物钟研究是一个很好的例子，苍蝇可以告诉我们我们身体如何工作的重要信息。”
谢弗博士和他的团队使用一种特殊的荧光蛋白，当神经元被激活时，这种荧光蛋白会从绿色变成红色。他们观察了当果蝇提高或降低周围温度时，其大脑生物钟不同部位的活动。令他们惊讶的是，苍蝇大脑中一个叫做DN1p的生物钟区域在冷却时活动增加，在加热时活动减弱。
谢弗博士说:“我们知道，光会从整体上刺激生物钟，光和热通常会同时增加，所以发现生物钟的某个区域会在降温时增加活动，这完全出乎我们的意料。”
正如任何一个去过不同时区的人所经历的那样，生物钟可以随着时间的推移而“重置”，以应对新的白昼/白昼周期。苍蝇的生物钟可以被重新训练到光线或温度的新周期，因此谢弗博士和他的同事们下一步研究DN1p是否参与了将生物钟重置到新的加热/冷却周期。
因为DN1p神经元被认为是促进睡眠的，研究人员阻止了它们的活动或从基因上消除了它们。这两者都影响了果蝇根据温度变化重新训练睡眠周期的能力，凸显了DN1p在控制睡眠行为方面的重要性。
“因为苍蝇的身体是半透明的，它们的时钟神经元可以直接对光做出反应，”谢弗博士说。“我们接着问，温度是否也有同样的作用，还是需要外部器官。”
在苍蝇身上，温度可以通过大脑中的神经元或身体感觉器官的神经脉冲直接感知。为了区分两者，研究人员对感觉器官进行了基因操作或物理移除，发现DN1p神经元不再对温度变化做出反应。这意味着生物钟是通过解读身体发出的温度信号，而不是直接感知温度变化。
大型动物和人类的生物钟对温度的变化也很敏感，因为它们体型更大，需要外部感觉器官的输入。事实是，尽管它的体积很小，苍蝇时钟也依赖于温度大脑外的传感器表明，这项研究的发现可能在控制人类睡眠方面具有广泛的意义。
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