Medical Research

       睡眠是我们与外界环境隔离的途径，是人类的一种基本需求，有许多研究都表明睡眠与人的记忆、免疫、内分泌等相关。良好的睡眠对人体是有益的，而要了解我们如何从睡眠中受益，那么我们就要深入地了解睡眠到底受到了怎样的调控。必然有一个内在机制将生理变化和睡眠联系起来，这样才能保证睡眠处于严密的监控之下。随着睡眠机制研究的深入，果蝇这种模式生物也越来越多地被运用于睡眠的研究中。

       在果蝇中，扇形体中的一群神经元对于维持睡眠稳态是非常重要的，这些神经元可以激活中央复合体。人为地激活这些神经元可以诱导果蝇的睡眠，而这些细胞兴奋性下降则会导致失眠。在睡眠被剥夺的果蝇中，扇形体的神经元更倾向于具有电活性，而处于静止状态的果蝇则更多地处于电沉默状态。现在许多科学家都认为，并且有许多研究证据都支持这样一种观点，那就是睡眠的平衡是通过“睡眠开关”来调节的。这种开关控制睡眠相关的神经元，使得它们在激活和静止状态之间切换。

        牛津大学的研究者们在《自然》杂志发表了一篇文章，首次揭示了睡眠开关的分子机制。在这项研究中，果蝇扇体神经元引起的状态转换，他们发现多巴胺可以控制睡眠开关。通过利用光遗传学的方法来控制多巴胺的释放，而多巴胺会使得扇形体神经元处于静止状态从而促使果蝇醒来。多巴胺对于扇形体神经元的抑制作用是通过Dop1R2受体传导并由钾通道介导的。
        多巴胺可以调控Shake和Sandman而使得神经元处于静止或活动状态，而Shake和Sandman对于睡眠的作用是相反的。当用RNAi干扰扇形区的shaker或者sandman的表达时，分别会使得果蝇的睡眠时间减少或者增加。这样一小群神经细胞中生物物理的变化就与睡眠-清醒状态的控制联系在了一起。

       这个研究阐释了果蝇的扇形体神经元是如何从“开”的活性状态切换到“关”的静止状态，但是目前对于如何从“关”切换到“开”的机制，研究者还知之甚少。在人的大脑中也有与扇形体相对应的区域，这对于人类睡眠开关的机制研究也有一定的启示：人脑是否也有着类似的机制调控着睡眠与清醒呢？