斑马鱼可以教会人类很多关于睡眠的科学知识

睡眠时间达不到建议的 7 小时？后果可能是毁灭性的。睡眠不足会破坏新陈代谢，并在未来几年改变基因行为。睡眠不足还与美国一些最严重的疾病直接相关：肥胖、2 型糖尿病、抑郁症和心血管疾病。

斯坦福睡眠科学与医学中心的神经生物学家 Phillipe Mourrain 表示：“睡眠中断不仅仅是疾病的结果，它是一种偶然现象，是病因的一部分。”

莫瑞恩是一位分子植物遗传学家，后来成为发育生物学家。现在，他正在研究睡眠，他称这是“科学生涯的第三阶段”。为什么？因为睡眠是动物界普遍存在的现象。“从章鱼到昆虫，再到脊椎动物，”莫瑞恩说，我们所有人都需要睡眠才能生存。问题是，在那些对所有生物都至关重要的失去的时间里，会发生什么？

他希望在一些微小的发光鱼身上找到答案。在本周发表在《自然》杂志上的一项研究中，莫瑞恩和他的团队报告说，斑马鱼有两种睡眠特征或阶段，就像人类一样。这表明睡眠——就像人类所经历的那样——在动物界已经存在了 4.5 亿多年。

您可能听说过人类睡眠的两个阶段，通常称为 REM（快速眼动）和非 REM。非 REM 或慢波睡眠是一种深度睡眠，其中大脑活动缓慢而同步，肌肉完全放松。另一方面，REM 也被称为异相睡眠，因为它呈现出一种矛盾：大脑表现得好像醒着一样。但身体——尤其是肌肉——却极度放松。

人类和斑马鱼有相同的睡眠行为。但当你放大并观察大脑活动时，莫瑞恩问道：它们有何相似之处，又有何不同之处？

斑马鱼是微小的透明脊椎动物。它们很容易大量饲养，与人类（也是脊椎动物）相当，你可以透过它们透明的皮肤实时观察生理过程。它们被认为是一种模型生物，非常适合睡眠研究。与夜间活动的老鼠和大鼠不同，斑马鱼和人类一样是昼行动物：它们晚上睡觉，白天清醒。

Mourrain 的团队开发了一种扫描整条斑马鱼的技术。他们将一种基因插入斑马鱼的一个品系，使这种鱼能够表达一种荧光蛋白。这种蛋白质只有在细胞中的钙增加时才会发出荧光（这是生理活动增加的代表）。因此，鱼的肌肉、大脑、心脏或眼睑越活跃，它们闪烁的次数就越多。

“我们进行了全脑录音”，Mourrrain 说道。“鱼脑和鱼体肌肉中的每一个细胞都被记录下来了。”

他们发现，睡眠会降低斑马鱼的整体大脑活动，就像人类一样。睡眠也分为两个不同的阶段，其中一个阶段涉及神经元的缓慢同步活动，就像我们在人类慢波睡眠中看到的那样。第二阶段不涉及任何快速眼球运动，Mourrain 说，所以你不能称之为 REM。但同样矛盾的是，斑马鱼表现出大脑活动，但没有肌肉运动。

莫瑞恩和他的团队希望对这些同样沉睡的生物进行进一步的研究，有助于解开人类睡眠的秘密，从而帮助我们变得更健康、更快乐。

“睡眠对健康和生理的所有方面都有影响，”华盛顿大学研究果蝇睡眠的神经学家保罗·肖说。“新陈代谢会受到睡眠的惊人影响：每天睡眠时间比建议时间少一小时，新陈代谢就会受到破坏，你可能会出现糖尿病前期症状。”

肖指的是一项研究，该研究发现，10 岁儿童的睡眠时间如果比建议的 10 小时少 1 小时，患二型糖尿病的风险就会更高。另一项研究表明，仅仅一次熬夜就能改变你未来几年的基因行为方式。而早在 1894 年的动物研究表明，长期睡眠不足会导致死亡。

“人类大脑中的神经元从出生到死亡或多或少都是一样的。你出生时就拥有它们，你也将与它们一起死去，”莫瑞恩说。“它们需要几十年来珍惜和照顾，而睡眠很可能是我们照顾大脑的时期。”

肖说，这项研究是“更精确定义睡眠的新策略”。既然斑马鱼和人类之间存在共同点，莫瑞恩希望超越睡眠作为一种行为，从细胞、分子和基因层面弄清楚睡眠到底是什么。

有证据表明，在睡眠中的老鼠中，大脑正忙于清除有毒副产物、修复 DNA 和恢复神经元之间的连接。莫瑞恩怀疑人类中也有类似的过程，而且很可能还有许多其他形式的代谢和神经系统管理，但我们还没有直接证据。莫瑞恩说，无论睡眠细胞中发生了什么，它对整个动物界的生命都至关重要。

莫瑞恩说，结论是“人类并没有那么特别”。他说，我们的 DNA 有 80% 到 90% 与斑马鱼相同。多亏了这些发光的远亲，也许我们终于可以开始理解，每天晚上入睡究竟是如何让我们活下来的。