果蝇睡眠实验

我们对睡眠很熟悉，但真正了解它的功能的人并不多。对于睡眠科学来说，睡觉是一个由浅入深再由浅入深的过程，来回交替，直至醒来。

深度睡眠也被称作是“黄金睡眠”，用黄金来比喻可知这一环节，可见其重要性之大。对于有睡眠障碍的人来说，他们很难进入深度睡眠，同时也会伴有头痛、记忆力下降、情绪失落等一系列问题。此外，提高深度睡眠时间和质量，可以改善我们的身体状态。

深度睡眠也被称为“黄金睡眠”。用黄金做比喻，可见这一环节的重要性。对于睡眠障碍的人来说，他们很难进入深度睡眠，同时出现头痛、记忆力下降、情绪丧失等一系列问题。另外，提高深度睡眠的时间和质量，可以改善我们的身体状况。

研究人员在几乎每种动物中都发现了睡眠活动，包括无脊椎动物，但是目前尚不清楚无脊椎动物的睡眠功能是否与哺乳动物相似。美国西北大学神经生物学系教授巴特·范·阿尔芬用果蝇这一无脊椎动物模型，找到了果蝇深睡眠阶段的证据，该阶段具有废物清除功能。

研究人员发现几乎每种动物都有睡眠活动，包括无脊椎动物，但不清楚无脊椎动物的睡眠功能是否与哺乳动物相似。美国西北大学神经生物学系教授巴特·范·阿尔芬(Bart Van alfin)以黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)为无脊椎动物模型，寻找黑腹果蝇深度睡眠阶段的证据，黑腹果蝇具有清除废物的功能。

“喙是黑腹果蝇的摄食器官，用于味觉和食物摄取，”巴特·范纳尔芬说。“我们注意到，在喙(PES)的周期性运动过程中，果蝇通常不动(腿、翅膀或梳理)，这发生在果蝇的深度睡眠阶段。”PES定义为喙的伸展和收缩。这个过程大约需要1.4秒，时间不变，幅度可变。聚醚砜有助于伤口愈合。

PES阶段会不会与人类睡眠阶段功能相似有助于伤口恢复？“我们假设诱发急性伤害会增加PES，”Bart van Alphen说。“为了测试这一点，使用HIT法诱导全身受伤，即将蝇装在附有弹簧的小瓶中，通过拉弹簧并释放弹簧，小瓶会猛烈撞击橡胶块，造成全身撞击伤害。”结果表明，这种急性内伤并不影响系蝇的总睡眠，反而PES立即增加5倍。如果人為控制PES的增加，会提高果蝇的死亡率，这表明PES有助于伤口康复。

PES的功能是否会类似于人类睡眠，有助于伤口恢复？“我们假设诱导急性损伤会增加PES，”Bart van Alphen说。“为了测试这一点，采用了击打法诱导全身损伤，即把苍蝇装在一个附有弹簧的小瓶子里。通过拉动和释放弹簧，小瓶会猛烈撞击橡胶块，造成全身撞击伤。”结果表明，这种急性内伤并不影响果蝇的总睡眠，但PES立即增加了5倍。如果人为控制PES的增加，果蝇的死亡率会增加，这表明PES有助于伤口愈合。

PES有助于清理废物。

为了测试睡眠废物的清洁功能，研究人员设置了两组对照，其中一组果蝇人为控制“喙变长”。两组果蝇被注射了非代谢染料。当染料通过血淋巴扩散时，注射了磷酸盐缓冲液(PBS)的苍蝇在几秒钟内完全变成蓝色。结果显示，通过每小时目测两个对照组中的蓝蝇数量，确定非人工控制“喙加长”组中的蓝蝇数量下降更快，这进一步证实了PES有助于清理废物。

一系列实验验证了研究人员的猜想，即废物清除是深睡眠的一种古老的恢复功能，存在于果蝇和人类的共同祖先中。苍蝇和人类似乎都有独立的进化机制，都进化出了增加睡眠期间血液动力学振荡的机械解决方案。