科学家首次发现大脑中存在“本地”时钟的证据

研究人员对“本地”生物钟如何控制清醒和睡眠有了新的见解。

从蚂蚁到人类，所有动物都有体内的“生物钟”，这些生物钟会对光线的变化做出反应，告诉身体休息、睡觉或醒来并活跃起来。

一种主时钟视交叉上核(SCN)被认为与许多“本地”时钟同步，这些“本地”时钟调节我们新陈代谢的许多方面，比如肝脏。但到目前为止，科学家们还没有足够的证据来证明大脑中这些本地时钟的存在或它们是如何运作的。

在一项新的研究中看着老鼠，在剑桥MRC实验室在剑桥MRC实验室的伦敦帝国学院和Mick Hastings博士·米克·黑斯廷斯博士（Mick Hastings）集团的研究人员已经调查了在脑外的另一部分发现的本地钟，称为Tuberomarary Nucleus（TMN）。这由组蛋白能神经元组成，这些神经元在睡眠期间无活性，但在唤醒时间期间释放称为组胺的化合物，唤醒身体。

研究人员从组蛋白能神经元中删除了一个众所周知的“时钟”基因BMA11，发现小鼠产生了更高水平的酶，使组胺的酶更长，比平常更长的时间更长。小鼠还经历了更碎片的睡眠，睡眠深度较浅，在失眠后恢复得多。

该发现表明，组蛋白能神经元中存在有源时钟样机制，首次提供证据，本地时钟与主SCN时钟旁边工作。结果在期刊中报告当代生物学。

伦敦帝国学院生命科学系的高级研究员Bill Wisden表示：“获得足够的优质睡眠至关重要 - 它有助于让我们精神上和身体健康，以及具有良好生活质量的关键因素。很多人都想有更多的浓郁宁静的夜晚睡眠，但目前我们仍然不太了解我们落下的原因和睡着了。我们与小鼠的工作表明当地生物钟在确保他们的睡眠和醒来过程中起作用的关键作用。当一个地方时钟被扰乱时，他们的整个睡眠和唤醒系统发生故障。最终，了解当地时钟更好可能使我们能够让他们瞄准它们来帮助人们有更好的睡眠。“

伦敦帝国学院的生命科学部萧余博士表示：“找到了一个当地机身时钟的重要证据真的很令人兴奋。现在我们知道主时钟没有单独工作，但依赖于其他地区助手唤醒我们的全身。“

在该研究中，研究人员使用EEG（脑电图）分析来比较小鼠的脑活动和睡眠 - 唤醒循环在TMN中没有BMAL1基因的情况，具有具有该基因的小鼠。

结果表明，Bmal1的删除破坏了组胺系统的稳定，小鼠在一天中错误的时间产生了比正常更多的组胺产生酶组氨酸脱羧酶(HDC)。老鼠通常昼伏夜出，但这种模式被打乱了。

由于HDC水平较高，没有BMA1的小鼠比典型的小鼠更激动并且显着更高。这意味着小鼠睡得更加零碎。

研究人员还测试了老鼠从不睡觉中恢复的能力。这些老鼠被放在一个笼子里，里面有很多塑料管和纸来玩，这让它们不敢睡觉。在玩了5个小时后，没有Bmal1的小鼠恢复睡眠时间比没有Bmal1的小鼠短6个小时控制小鼠因为他们的HDC水平仍然很高，并将它们保持在更加清醒的状态。

结果表明，由于BMAL1缺陷小鼠在对象识别测试中具有较差的性能，因此缺乏睡眠也会影响记忆。在测试小鼠中，显示一系列新物体，它们嗅探并探索揭示他们是什么。小鼠只会探索一个对象，如果它完全是新的。BMAL1缺陷小鼠无法破译新的和旧物体之间，并由所有对象同样兴奋，表明它们忘记了他们已经看到的东西。

科学家们现在正在研究主SCN和当地时钟之间是否存在直接通信，以找出SCN是如何发送和接收信号的睡觉-wake消息。

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