为什么热会让我们昏昏欲睡

温度影响人类行为的跨度，从饮食和活动水平到睡眠-觉醒周期。在夏天，我们可能很难入睡，在寒冷的早晨起床也很慢。但是感觉神经元和控制这个循环的神经元之间的联系并不完全清楚。

西北大学的神经生物学家已经发现了一些关于正在发生的事情的线索。在发表在《当代生物学》杂志上的一项新研究中，研究人员发现果蝇被预先编程为在中午打盹。作为他们 2020 年生物学论文的后续，该论文确定了仅在寒冷天气下活跃的大脑温度计，新论文探索了用于高温的类似“温度计”电路。

“温度变化对人类和动物的行为都有强烈的影响，并为动物提供了一个适应季节变化的线索，”温伯格艺术与科学学院神经生物学副教授Marco Gallio说。“温度对睡眠的影响可能非常极端，一些动物决定睡一整个季节 - 想想冬眠的熊 - 但介导温度和睡眠中心之间相互作用的特定大脑回路在很大程度上仍未绘制。

加利奥领导了这项研究，他说果蝇是研究“我们为什么睡觉”和“睡眠对大脑有什么作用”等大问题的特别好的模型，因为它们不会像人类那样试图破坏本能，例如，当我们通宵达旦时。它们还允许研究人员研究光和温度等外部线索对细胞途径的影响。

停留时间更长的细胞

这篇论文是第一篇在苍蝇头中识别“绝对热”受体的论文，这些受体对高于77华氏度的温度做出反应 - 这是苍蝇最喜欢的温度。事实证明，常见的实验室果蝇(果蝇)通过与人类密切联系，几乎殖民了整个星球。毫不奇怪，它最喜欢的温度也与许多人相匹配。

正如他们根据之前关于低温的论文的结果所预期的那样，研究人员发现，接收热量信息的大脑神经元是调节睡眠的更广泛系统的一部分。当与冷回路平行运行的热回路处于活动状态时，促进正午睡眠的靶细胞会停留更长时间。这增加了中午的睡眠，使苍蝇远离一天中最热的部分。

这项研究是由一项为期10年的计划实现的，该计划产生了第一张完整的动物(苍蝇)神经连接图，称为连接组。通过连接组，研究人员可以访问一个计算机系统，该系统告诉他们苍蝇~100，000个脑细胞中每个脑细胞的所有可能的大脑连接。然而，即使有了这个极其详细的路线图，研究人员仍然需要弄清楚大脑中的信息是如何从A点到B点的。本文有助于填补这一空白。

热温度与低温的不同回路对加利奥来说是有意义的，因为“热和冷的温度会对生理和行为产生完全不同的影响，”他说。这种分离也可能反映了基于地球冷热循环的进化过程。例如，睡眠的大脑中心可能被特定的感觉回路直接靶向人类的可能性现在可以基于这项工作进行研究。

后续步骤

接下来，Gallio的团队希望找出冷和热回路的共同目标，以发现每个目标如何影响睡眠。

“我们发现了一个神经元，它可以成为炎热和低温对果蝇睡眠和活动影响的整合位点，”该论文的第一作者，Gallio实验室的博士后研究员Michael Alpert说。“这将是有趣的后续研究的开始。

加利奥补充说，该团队有兴趣研究温度对行为和生理的长期影响，以了解全球变暖的影响，研究物种对变化的适应性。

“人们可能会选择在炎热的天气里午睡一会儿，在世界的某些地方，这是一种文化规范，但你选择什么，你编程了什么?”加利奥说。“当然，这不是苍蝇的培养，所以实际上可能存在一种非常强大的潜在生物学机制，但在人类中被忽视了。