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华语登录快吗_生命若何按下暂停键

本文来自微信民众号:神经现实(ID:neureality),作者:Ruth Williams,译者:Abraxas,题图来自:IC Photo


在6月11日《自然》上揭晓的两篇研究论文中,来自美国和日本的两组研究人员用差别方式自力发现了下丘脑中一群诱导蛰伏(hibernation)和蛰眠*(torpor)样特征的神经元。这些特征包罗低体温、低代谢和不流动。


译者注:文中蛰眠指日蛰眠(daily torpor),即发生在各个季节中的,连续时间短于24 小时浅蛰眠。


“实验找出哪些神经元介入了诱导蛰伏和蛰伏……是生物学家多年来一直感兴趣的事情。”未介入该研究的生物学家史蒂芬·斯沃普(Steven Swoap)说。他还示意,“这两个团队从差别的角度研究,最后险些获得完全相同的效果,可以说相得益彰,十分精彩了。”


蛰伏的花栗鼠

Michael Himbeault @Flickr


蛰伏和蛰眠都是哺乳动物“假死”(suspended animation)的形式。它们有一些配合特征,好比显著的体温、代谢、心率、呼吸率和流动的降低,这些都被以为是在食物稀少时保留能量的方式。这些特征同时也被多种途径调治着。只不过,蛰伏连续数周甚至数月,而蛰眠则天天连续数小时。


为什么包罗熊,某些灵长类和啮齿类在内的一些哺乳动物能够进入休眠时期,而其他的则不能?谜底依旧未知。但蛰伏物种的多样性暗示着,控制这种状态的生物学机制可能在非蛰伏物种中亦被保留,尽管它没有被行使。这种可能性激起了许多好点子,包罗将休眠的宇航员送上历久星际旅行;以及更现实地,暂时性降低体温顺代谢水平以珍爱病人的组织,好比患者因外伤受损伤的组织。


- 《Love, Death & Robots》 -


在思量任何这类异想天开的方案之前,弄清蛰伏是若何事情的至关主要。哈佛大学医学院博士后,神经生物学家司尼沙·赫瓦提(Sinisa Hrvatin)说,人们对在蛰眠和蛰伏时代发生的心理转变领会许多,但“尚不清晰该历程是若何由大脑举行中央调控的”。


为了研究这一问题,赫瓦提和他的同事求助于实验小鼠,由于当这些动物被剥夺食物10个小时左右并在严寒的温度下饲养时,它们进入了蛰眠的状态,赫瓦提注释道。


研究者将眼光聚焦于下丘脑(大脑中调控包罗进食、温度和睡眠在内的多种功效的一个区域),使用一种“精妙的遗传学手艺”来符号小鼠进入蛰眠状态后被激活的神经元,斯沃普说道。之后,一旦动物被喂食并回复,这一手艺就使研究者能够重新激活被符号的统一批神经元,将被喂食的动物送回蛰眠状态。斯沃普说:“这是个异常异常伟大的,主要的发现。”


“精妙的遗传学手艺”

FosTRAP (Hrvatin et al., 2020)


研究者对蛰伏历程中被激活的神经元举行单细胞RNA测序(scRNA-seq),效果解释这些细胞中最大的亚群配合表达了PACAP(pituitary adenylate cyclase-activating polypeptide)基因。在随后的实验中,仅在小鼠中激活这些PACAP阳性细胞,就可以诱导蛰眠。相反,在禁食小鼠中抑制PACAP细胞则会损坏正常的蛰眠。


与此同时,在日本,日本理化学研究所的砂川玄志郎(Genshiro Sunagawa),筑波大学的樱井武司(Takeshi Sakurai)和同事们正研究一小群下丘脑细胞的功效,这些细胞都表达一种称为QRFP(pyroglutamylated RF-amide peptide)的特殊神经肽。最初,该团队并没有猜想到这些细胞在蛰伏或蛰眠中的作用,砂川和樱井在给《科学家》的一封电子邮件中注释说。


他们写道:“QRFP被以为介入调控进食、行为、交感调治以及情绪。”因此,当他们在小鼠中刺激发生QRFP的细胞(称为Q神经元)并发现其诱导了延伸的蛰眠时,效果“完全出乎意料”。研究小组还发现,抑制Q神经元会损害正常的蛰眠。


与连续数小时的正常蛰眠差别,对Q神经元的刺激会导致连续数天的体温过低。加州大学旧金山分校的心理学家和行为学家扎卡里·奈特(Zackary Knight)并未介入此研究,他示意:“他们看到的蛰眠表型令人惊叹。这确实解释对这些细胞的刺激会改变某种转换,从而使动物处于历久的低代谢状态。”


- Takahashi et al., 2020 -


“这两篇论文……都发现了类似的一组神经元,它们位于小鼠大脑下丘脑的大致相同位置。最大的问题是,这两群神经元是相同的吗?”俄勒冈州康健与科学大学的神经科学家肖恩·莫里森(Shaun Morrison)说。


“我们发现一些Q神经元表达PACAP,”砂川和樱井写道,然则许多PACAP神经元不表达QRFP,这解释他们的Q神经元是赫瓦提及其同事发现的那些神经元的子集。


斯沃普说:“纵然这些神经元不是统一神经元,它们也有可能相互交流。”下一步是确定这些神经元若何举行此类交流,以及哪些信号和因素会影响它们。有了这些知识,砂川和樱井写道:“我们推测低体温顺低代谢也可能在包罗人类在内的其他非蛰伏哺乳动物中被诱发。”


参考文献:

S. Hrvatin et al., “Neurons that regulate mouse torpor,” Nature, doi:10.1038/s41586-020-2387-5, 2020.

T.M. Takahashi et al., “A discrete neuronal circuit induces a hibernation-like state in rodents,” Nature, doi:10.1038/s41586-020-2163-6, 2020.


原文:

https://www.the-scientist.com/news-opinion/discovered-brain-cells-that-control-hibernation-like-states-67624


本文来自微信民众号:神经现实(ID:neureality),作者:Ruth Williams,译者:Abraxas

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