《Cell》睡眠不足，线虫记忆力下降

　　睡眠中的秀丽隐杆线虫为支持睡眠和记忆之间联系的分子变化提供了线索。

　　

         

秀丽隐杆线虫在气味训练后有1-2小时的关键睡眠窗口期，在此期间它们会巩固自己的记忆

一项研究表明，线虫需要一个良好的睡眠来维持与特定气味相关的记忆。当训练秀丽隐杆线虫(C. elegans)避开甜味时，只要它们在训练后的小睡不受干扰，它们在16小时后仍然记得这样做。但打扰睡眠会阻止神经系统发生关键变化，而这些变化与形成持久记忆有关。

这项研究结果发表在6月2日的《Cell》杂志上，为科学家们深入研究睡眠期间细胞和分子水平上发生的过程铺平了道路。

加州大学旧金山分校的细胞生物学家Noelle L 'Etoile说:“这为一个古老的问题提供了细胞解决方案”，即睡眠的目的是什么，它与记忆有何联系。

睡觉时吃东西

对包括果蝇、蜜蜂、啮齿动物和人类在内的许多物种的研究表明，睡眠对长期记忆至关重要。

L 'Etoile和她的同事们想调查这是否也适用于秀丽隐杆线虫。马萨诸塞州剑桥市哈佛大学(Harvard University)的神经科学家Hanna Zwaka说，研究如此简单的生物体的睡眠“可能有助于我们真正理解其潜在机制，我们知道它们的个体突触，这是我们在其他动物身上所没有的。”

L 'Etoile说，这项研究面临着一个不同寻常的挑战:确定这种一毫米长的线虫实际上何时处于睡眠状态。由于没有四肢，也没有明确的睡眠阶段可以观察，区分睡眠中的秀丽隐杆线虫和清醒的秀丽隐杆线虫是一项棘手的任务。

研究人员使用基于视频的成像工具观察了数百只线虫，并寻找睡眠的特征，如运动减少、刻板的姿势，以及在蓝光闪烁时似乎“醒来”。

L 'Etoile说，在打盹的时候，“这些小虫子的头部会变得笔直，只有一点弯曲。”虽然它们不喜欢到处走动，但它们还是忍不住要睡觉吃东西。“它们的摄食减少了，但不是零，”她说。

控制连接

记忆被认为存在于突触——神经元之间的连接处。巩固记忆的部分过程涉及减少睡眠期间突触的数量，这被认为是平衡大脑中神经元之间的连接，并将它们保持在适当的范围内。

L 'Etoile说，秀丽隐杆线虫只有302个神经元，是所有生物体中最流线型的神经系统之一，科学家们已经绘制了它的整个连接组——所有神经元及其连接突触的网络。这使得这个物种成为研究睡眠中突触变化的理想选择。

为了测试线虫的记忆力，研究人员训练它们忽略化合物丁酮的甜味，而丁酮通常对它们很有吸引力。该团队通过将气味与食物的去除联系起来来做到这一点。

这种线虫通过一个叫做AWC的神经元来检测丁酮的气味，AWC与一对叫做AIY的神经元相连。利用一种名为GRASP的成像工具在突触处引发绿色荧光，作者表明，训练线虫避开气味会减少它们神经系统中AWC-AIY突触的数量。

这些线虫在训练后也倾向于休息。为了测试这种训练后的小睡是否需要保持气味记忆，研究人员通过每15分钟轻轻摇晃它们或移除食物来扰乱它们的睡眠。

在气味训练后立即享受不间断睡眠的线虫在16小时后对丁酮的气味没有反应。但是那些在训练后1-2小时内被剥夺睡眠的人比那些没有受到干扰睡眠的人表现出更强烈的突触连接，并且在16小时后不记得远离丁酮。

“当气味成为一种固化的记忆时，它需要睡眠，”L 'Etoile说。研究结果表明，在训练后，线虫有一个关键的睡眠窗口，即1-2小时，在此期间它们会巩固自己的记忆。

对于费城宾夕法尼亚大学的神经学家David Raizen来说，下一步将是研究睡眠行为诱发突触数量和强度变化的生化机制。