這種新描述的行為是自發(fā)發(fā)生的，但是可以通過(guò)食物的可獲得性，溫度和腔室的大小來(lái)調(diào)節(jié)。

通常，秀麗隱桿線蟲是在應(yīng)對(duì)壓力，或者長(zhǎng)時(shí)間游動(dòng)后會(huì)進(jìn)入睡眠。而在最近的一項(xiàng)研究中，科學(xué)家觀察到了另一個(gè)睡眠觸發(fā)因素：被限制在微流控設(shè)備（Microfluidic Chambers）中。由于此類設(shè)備被廣泛用于分析線蟲的不同行為，因此作者警告道，睡眠誘導(dǎo)可能會(huì)干擾數(shù)據(jù)解釋。

這一研究發(fā)現(xiàn)公布在11月6日的 Nature Communications雜志上。

圖1.甲線蟲在微流體腔室睡著了

“在這一研究領(lǐng)域中，微流控設(shè)備已變得非常普遍，它們是精確環(huán)境控制和神經(jīng)成像的寶貴工具。 。 。但是這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)，利用這種研究工具，極大地影響著這些動(dòng)物的生理和行為。”加州州立大學(xué)的遺傳學(xué)家Cheryl Van Buskirk（未參與該項(xiàng)研究）說(shuō)。

在這項(xiàng)最新研究中，研究人員本來(lái)是對(duì)置于微流控設(shè)備中的線蟲單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行電測(cè)量進(jìn)行分析的，結(jié)果觀察到了這種行為。他們注意到這些動(dòng)物的肌肉細(xì)胞在一段時(shí)間內(nèi)不會(huì)顯示任何活動(dòng)。但是，不運(yùn)動(dòng)并不總是等同于睡眠。

“有特定的睡眠標(biāo)準(zhǔn)，所以我們實(shí)際上花了大量的時(shí)間來(lái)測(cè)試這些特定標(biāo)準(zhǔn)，”文章作者，萊斯大學(xué)Daniel Gonzales說(shuō)。

研究人員指出，與壓力環(huán)境或間歇性游動(dòng)引發(fā)的睡眠相比，“在這些微流體裝置中，動(dòng)物何時(shí)入睡以及其睡眠時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)生了巨大變化”。例如，線蟲被放入微流控設(shè)備中后7至113分鐘進(jìn)入睡眠狀態(tài)，而觀察游泳引起的睡眠則需要78至229分鐘。

Van Buskirk說(shuō)：“微流體誘導(dǎo)的睡眠本身可能實(shí)際上并不是一種新型的睡眠，而是增強(qiáng)了動(dòng)物向先前描述的某種睡眠狀態(tài)過(guò)渡的易感性，因此，您可能會(huì)認(rèn)為它可能增強(qiáng)睡眠而不是誘導(dǎo)睡眠。”

研究小組還調(diào)查了哪些線索影響了微流控設(shè)備的睡眠。他們發(fā)現(xiàn)，例如，食物的獲取很重要，隨著線蟲飽腹感的增加，總睡眠時(shí)間減少了。他們還測(cè)試了溫度的作用，發(fā)現(xiàn)線蟲在較溫暖的房間里睡得更多，在有缺陷的AFD神經(jīng)元（線蟲的主要溫度傳感器）的突變體中這種作用減弱了。

“我發(fā)現(xiàn)本文最有趣的方面是睡眠與溫度之間的聯(lián)系，研究表明，AFD神經(jīng)元介導(dǎo)了這種作用，”馬普生物物理研究所線蟲睡眠研究員Henrik Bringmann（未參與該項(xiàng)研究）說(shuō)。

先前的研究表明，熱應(yīng)激（高于30°C）會(huì)誘發(fā)睡眠，但這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)卻有所不同，“作者們?cè)?/span>18至25之間的溫度下對(duì)動(dòng)物進(jìn)行了測(cè)試。和25°C典型的實(shí)驗(yàn)室條件相比，非熱應(yīng)激溫度的變化會(huì)影響線蟲的睡眠。”

最后，研究人員通過(guò)修改微流體設(shè)備的大小來(lái)測(cè)試限制的作用。他們發(fā)現(xiàn)，在50?m寬的試驗(yàn)箱中，線蟲的總睡眠比在500?m寬的試驗(yàn)箱中的睡眠增加了近四倍。

作者認(rèn)為，研究微流體線蟲行為的科學(xué)家“需要以某種方式控制睡眠”。了解導(dǎo)致室內(nèi)睡眠的因素可以使研究人員更好地設(shè)計(jì)此類實(shí)驗(yàn)。

“我認(rèn)為（這項(xiàng)工作）對(duì)于該領(lǐng)域很重要，因?yàn)樗俅螐?qiáng)調(diào)了睡眠受許多外部線索的控制，這意味著我們必須非常仔細(xì)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并控制實(shí)驗(yàn)條件，以便獲得可重復(fù)的結(jié)果”，Bringmann同意。

原文標(biāo)題：

D.L. Gonzales et al., “A microfluidic-induced C. elegans sleep state,” Nature Communications, 10:5035, 2019.

英文介紹：

https://www.the-scientist.com/news-opinion/microfluidic-chambers-trigger-sleep-in-c--elegans--66754