水母:睡觉是不需要大脑的!
一般来说,对为什么要睡眠的解释是为了消除疲劳,为了修复机体损伤,这是很笼统的错误的解释,并没有说明睡眠背后的本质。其实睡眠的本质就是清除神经元突触中暂存的信息,只有清除掉暂存的信息才能腾出空间为下次再暂存作准备,这和电脑手机中的垃圾一样要每隔一断时间清除一次,这是电脑和大脑所共同的基本工作原理。
事实证明,无脑生物(比如水母)也是需要睡觉的。这项非比寻常的发现来自于美国加州理工学院的科学家们,这使得睡眠对我们来说变得更加神秘了。
水母尽管没有中枢神经系统但是仍然能够睡觉
当你困得不行并且最终睡着时,没有什么东西能够打扰你的睡眠。至少对于我来说是这样的,我的同事们不得不受到我的闹钟的折磨,而我则还能够在沙发上继续着美梦。如果因为某些情况我们无法睡觉,那么大脑就会发生故障,直到最终关闭。
这种熟悉的模式表明,睡眠和更高级的神经功能深度关联,睡眠能够恢复认知功能。似乎我们必须有大脑才能够睡眠,我们过去一直是这样认为。
无脑睡眠者
美国加州理工学院的生物学家Paul Sternberg和同事们想要弄清楚动物如果必须要睡眠的话至少需要什么样的大脑。在研究Cassiopea属水母的时候,他们发现睡眠根本不需要大脑。这种特殊的水母静止地悬浮在浅水中,触手朝向水面。为了进食和排出废物,水母大约每秒钟吞吐一次。
研究人员利用特殊的运动感知相机对水族馆中的23只水母进行了研究,在一周的时间中不分昼夜的监控。在夜间,水母的吞吐动作降低到每分钟39次,而在白天是每分钟60次。
当它们动作变慢的时候是在睡觉吗?研究人员们将水母从水族箱底部的休息处捞到了水面,并测试了它们的反应时间。在夜间,水母返回水族箱底部的反应速度比白天慢得多,就像人被突然叫醒时迷迷糊糊一样。
夜间, Cassiopea属水母的动作频率更低,这可能说明它们在睡觉
研究团队在夜间每隔20分钟向水族箱发送脉冲,持续6或12小时。他们发现,这样一来,水母在第二天的活跃程度不同于其他没受影响的水母。当受到水脉冲影响的水母在夜间不再受到影响时,它们似乎在接下来的一天中又恢复了。这与拥有大脑的动物遭受睡眠剥夺的现象非常一致。
有趣的是,如果研究人员向水族箱中投入一些食物,水母也会变得再次活跃起来。
Sternberg说:“就像是咖啡的味道在早上使你清醒一样。”
最终,生物学家们对水母使用了褪黑激素,这种激素与睡眠启动相关,是一种使人快速入睡的常用药物。这种激素能够使水母变得迟缓,该研究发表在《Current Biology》上,对睡眠研究有重要意义。
Sternberg说:“这很重要,因为水母的神经系统非常原始,这表明睡眠很可能是非常早期进化出来的基本过程。”
虽然水母没有大脑,但是却拥有一种环形神经系统嵌入在它们铃铛状的身体中。这些最新的研究结果表明,神经细胞或者神经细胞簇也需要休息。更有趣的是,水母这种处于生命树最早期的生物,表明了睡眠可能与生命本身一样古老。
(来源:中国生物技术网 2017-09-24)