最近的睡眠研究揭示了大脑和肠道之间意想不到的联系。

睡眠是人类必不可少的活动之一——事实上，睡眠是如此重要，以至于如果我们连一个晚上都没有足够的睡眠，我们可能很难思考、反应，或者以其他方式度过一天。然而，尽管睡眠对功能和生存很重要，但科学家们仍然不完全了解睡眠是如何工作的。

神经生物学家德拉加纳·罗古利亚(Dragana Rogulja)正在探索睡眠的基本生物学。

作为一个自称是科学的后来者，Rogulja被她认为“在基本的人类层面上广泛有趣且易于理解”的问题所吸引。

其中一个问题是当我们睡觉时会发生什么。

对于哈佛医学院布拉瓦尼克研究所神经生物学副教授Rogulja来说，睡眠的一个有趣的方面是，随着外部世界的消失和内心世界的接管，睡眠带来的意识和意识的丧失。

在与《哈佛医学新闻》的对话中，Rogulja深入研究了她的睡眠研究的细节，该研究使用果蝇和老鼠来探索为什么我们需要睡觉，以及我们如何在睡眠期间与世界脱节。

哈佛医学新闻：你在睡眠的背景下研究什么?

Rogulja：在过去的几年里，我的实验室一直在研究两个主要问题。首先是为什么睡眠是生存所必需的。为什么如果你不睡觉，你很快就会死去?另一个问题是，当你入睡时，你的大脑是如何与环境脱节的。如何防止刺激在睡眠期间到达大脑?

提高感官唤醒的阈值对睡眠至关重要，我们想了解这种屏障是如何在大脑周围建立的。睡眠是一个统一的状态，但它似乎有多个通过单独机制调节的组件。我们想了解这些机制。

HMNews：你的研究如何改变了你对睡眠的看法?

Rogulja：长期以来，科学家们一直遵循睡眠是大脑、大脑和大脑的原理。因此，研究主要集中在大脑上，为什么睡眠是生存所必需的。

然而，我们现在意识到，虽然睡眠可能是为了大脑，但它不仅仅是为了大脑。睡眠是一种超级古老的行为，起源于最早的动物。这些动物没有大脑，只有一个非常简单的神经系统。

然后，随着动物变得越来越复杂，这些与大脑相关的睡眠目的也随之进化。然而，研究人员研究了睡眠不足的动物的大脑，试图找到它们死亡的原因，但他们什么也没找到。另一方面，临床数据显示，人类睡眠不足会导致体内各种疾病。对我们来说，这确实表明睡眠不仅仅是大脑。

我们的研究告诉我们，在睡眠方面，我们需要停止将大脑与身体分开思考。我仍然对神经科学家如何认为大脑优于身体并处于等级制度的顶端感到震惊。

为了解决神经科学中最大的谜团，我们需要采取一种更综合的方法，这就是我的实验室试图为睡眠做的事情。我们发现，我们真的需要考虑整个身体来理解睡眠。这是有道理的。当你睡觉时，你的肌肉放松，你的血液循环发生变化。当然，这是关于整个身体的。

HMNews：你用什么工具来研究睡眠?

Rogulja：从历史上看，很多睡眠研究都是在人类身上进行的，但这些实验往往是有限的和描述性的，因为你无法真正在人类身上做实验。

然而，在过去的二十五年里，科学家们已经意识到果蝇会睡觉;最近，我们发现调节果蝇睡眠的基因在小鼠中是保守的。

当我开始我的实验室时，我们只使用果蝇作为研究睡眠的模型系统，但我们已经建立了一个小鼠模型。果蝇使我们能够快速测试许多假设，并进行大型，无偏见的遗传筛选，然后我们可以测试我们在小鼠果蝇中发现的东西，作为哺乳动物，它们与人类更相似。

HMNews：在你的2020年《细胞》论文中，你谈到了为什么睡眠是生存所必需的。答案是什么?

我们发现睡眠较少的果蝇寿命较短：我们看到了一种相关性，即苍蝇失去的睡眠越多，它们死亡的速度就越快。有趣的是，睡眠剥夺的方式并不重要。重要的是睡眠损失。

似乎有一个拐点，睡眠不足与死亡有关，这告诉我们身体中可能发生一些特定的事情，而不是一般的磨损。

为了进一步研究这一点，我们用细胞损伤的标志物染色了睡眠不足的苍蝇的不同器官。我们发现，在肠道中，氧化分子增加，氧化峰值与苍蝇开始死亡的拐点相关。

我们在睡眠不足的小鼠中证实了这一发现。但是，当我们给睡眠不足的苍蝇抗氧化剂或在肠道中打开产生抗氧化剂的基因时，我们发现苍蝇可以在很少或没有睡眠的情况下生存，这表明肠道是睡眠的一个非常重要的目标。

HMNews：人类有什么可能的应用吗?

我们的研究结果表明，如果我们能够防止肠道氧化，我们也许能够抵消失眠的影响。这很重要，因为很多疾病都与肠道功能障碍有关，当你睡眠不足时出现的许多疾病实际上可能是肠道损伤的结果。

我们现在开始考虑如何诊断由于人类睡眠不足而导致的肠道氧化。我们希望设计“可吞咽剂”——你可以吞咽的药丸或片剂，通过改变粪便的颜色来报告肠道的氧化状态。

我们也在寻找生物标志物：已经在体内循环的分子，表明睡眠不足和肠道氧化。我实验室的医生正在分析睡眠不足的小鼠，以寻找这样的生物标志物。

我们已经有一些分子是有希望的氧化标志物，并且似乎随着抗氧化治疗而减少。最终，有可能设计出可以口服的补充剂，以逆转由于睡眠不足而导致的肠道氧化。

HMNews：你刚刚在《细胞》杂志上发表了一篇新论文，探讨了大脑在睡眠期间如何与环境脱节。告诉我们更多。

直到现在，我们对此几乎一无所知。目前尚不清楚大脑中是否有一个地方在睡眠期间所有感官信息都会减弱，或者是否有多个这样的地方。例如，睡眠期间触摸和温度的处理方式是否相同?

我实验室的博士后研究员Iris Titos建立了一个系统，可以向果蝇提供轻度，中等或高水平的振动。通常，当你使用低强度振动时，很少有苍蝇醒来，当你使用高强度振动时，几乎所有的苍蝇都会做出反应。

然后，我们做了一个大规模的筛选，以确定控制苍蝇醒来容易程度的基因 - 使苍蝇超级容易醒来的基因，以及允许苍蝇在地震中睡觉的基因。

HMNews：基因筛查显示了什么?

屏幕的结果非常有趣。我们鉴定出一种编码名为CCHa1的分子的基因。当我们耗尽苍蝇中的CCHa1时，它们很容易醒来 - 所以不是20%在特定水平的振动下醒来，90%醒来。

然而，虽然CCHa1存在于神经系统和肠道中，但只有当我们在肠道中耗尽它时，苍蝇才更容易被唤醒。

肠道中产生CCHa1的细胞被称为肠内分泌细胞，它们实际上与神经元有许多共同的特征，甚至可以与神经元连接和交流。这些细胞面向肠道内部，它们有点“品尝”肠道的内容物。

我们发现，饮食中蛋白质浓度越高，这些肠道细胞产生的CCHa1就越多。然后这种分子从肠道传播到大脑，在那里它向一小群多巴胺能神经元发出信号，这些神经元也接收有关振动的信息。

这些神经元产生多巴胺，多巴胺通常促进唤醒，但在这种情况下抑制唤醒。振动削弱了多巴胺能神经元的活动，导致苍蝇更容易醒来。肠道产生的CCHa1基本上缓冲了多巴胺能神经元的振动，使果蝇在更大程度上忽略了环境，睡得更深。

我们还发现，CCHa1途径虽然对门控机械感觉信息至关重要，但对果蝇在受热时醒来的难易程度没有影响，这表明不同的感官方式，如振动和温度可以独立地门控。

最后，我们发现，高蛋白饮食也改善了小鼠的睡眠质量，使它们更能抵抗机械干扰。我们现在正在测试小鼠是否涉及类似的信号通路。

HMNews：这些发现告诉你什么?

好吧，我们从其他研究中知道，当动物挨饿时，它们会抑制睡眠以觅食。相比之下，当他们饱腹时，尤其是当他们吃饱了蛋白质时，他们往往会睡得更多。

现在，我们已经证明，当饮食中含有更多的蛋白质时，动物的睡眠会更深，反应会变得不那么敏感。这表明，如果动物不需要寻找食物，它们可以脱离环境，躲在某个地方睡觉，这可能更安全。

更广泛地说，我们的研究表明饮食选择会影响睡眠质量。现在我们可以探索人类的这种联系，以了解如何操纵饮食来改善睡眠。

HMNews：关于睡眠，你认为人们经常误解什么吗?

Rogulja：我认为人们应该意识到，我们的感受和我们身体中发生的事情不一定是一样的。在我们的研究中，我们发现有可能将困倦的感觉与睡眠的需要分开——一些睡眠不足的动物不一定感到困倦，我们可以说这是因为它们在剥夺停止后没有多睡以补觉，但这些动物仍然死于睡眠不足。

这意味着，即使我们可以欺骗自己不感到困倦，睡眠不足仍然会对我们的身体产生负面影响——例如，如果你服用一种让你感觉清醒的物质，你的肠道也会发生同样数量的氧化。

人们可能会说他们每晚只睡几个小时就可以了，但他们只是说他们可以度过一天。他们的身体仍然会记录睡眠不足。由于睡眠不足，我们真的无法判断我们的身体发生了什么，我们可能需要比我们想象的更多的睡眠。

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