立冬已过，你那里降温了吗？随着冬天气温越来越寒冷，早上起床也将变得越来越艰难。如果你也是寒冬起床困难户，不用怪罪自己，来看看神经生物学家最近在大脑中找到的科学解释。

▲这项研究近期发表在《细胞》旗下的 Current Biology

为了研究“睡和醒”如何受到外界温度的影响，科学家们使用了模式生物果蝇作为研究对象。美国西北大学（Northwestern University）的Marco Gallio教授长期致力于研究果蝇是怎么感知温度的。他领衔的研究团队首次发现，果蝇触角有一类神经细胞专门负责报告外界的低温。 当环境温度低于果蝇的“舒适区”（25℃）时，这种神经细胞就会持续活跃，向大脑发出“寒冷”信号。而且，气温越低，信号越密集。

识别出这些神经元后，研究人员通过荧光标记、双光子钙成像技术，并结合解剖学、神经遗传学等方法，追踪到了果蝇的大脑内部。他们发现， 寒冷信息的主要接收者，是位于睡眠-觉醒周期控制中心的一小组神经元。 

▲随着气温从舒适的25 ℃ 开始下降，感知寒冷的神经细胞TPN-II持续发送信号，而脑中接收信号的神经细胞DN1a活动性持续受到抑制（图片来源：参考资料[1]）

果蝇和人类一样受到生物钟的调控，日常的休息和活动以24小时为周期。它们也常在夜间休息，而到了早晨，随着光线逐渐变强，控制睡眠-觉醒周期的神经网络促进清醒，于是它们变得十分活跃。

然而，研究人员发现，当寒冷信号持续传来，脑中接收到信号的那组神经元很快活动性下降，结果由光线促进清醒的神经网络被抑制。于是， 当气温降到较低的18 ℃ 时，果蝇早上的活动明显减少——看起来它们似乎也睡起了懒觉。 

▲相比舒适的25 ℃ ，果蝇在 寒冷的18 ℃ 早晨（横坐标0-3），睡眠时间增加、活动时间减少（图片来源：参考资料[1]）

研究人员指出，通过研究果蝇的行为，我们可以更好地了解为什么温度对睡眠调节至关重要。尽管果蝇是一种小型变温动物，与人类的体温调节方式不同，然而 对于人类来说，温度与睡眠的维持同样密切相关，日光和温度的季节性变化也与睡眠的变化有关。在果蝇中发现的这一神经调节机制提供了线索，有助于我们理解人类的大脑如何控制行为。 

“对温度的感知是生物的一种基础感知方式。 我们在果蝇大脑中发现的机制，包括神经环路的组织结构，很可能同样适用于人类。”Gallio教授解释道，“无论是对果蝇还是人类来说，感觉系统都得解决同样的问题，因此往往以相同的方式运作。” 

这项研究的第一作者Michael Alpert 博士补充说：“我们还没有充分了解睡眠是如何产生和调节的，也不完全了解外部环境的变化如何影响睡意和睡眠质量，但我们知道 睡眠不足会造成很多后果。” 

明天，你打算睡到几点起？ 

参考资料

[1] Michael H.Alpert et al., (2020) A Circuit Encoding Absolute Cold Temperature in Drosophila. Current Biology. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.04.038

[2] A clue as to why it’s so hard to wake up on a cold winter’s morning. Retrieved Nov. 6, 2020 from https://news.northwestern.edu/stories/2020/05/a-clue-as-to-why-its-so-hard-to-wake-up-on-a-cold-winters-morning/