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水母:睡覺是不需要大腦的!

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事實證明,無腦生物(比如水母)也是需要睡覺的。這項非比尋常的發現來自於美國加州理工學院的科學家們,這使得睡眠對我們來說變得更加神秘了。

水母儘管沒有中樞神經系統但是仍然能夠睡覺

當你困得不行並且最終睡著時,沒有什麼東西能夠打擾你的睡眠。至少對於我來說是這樣的,我的同事們不得不受到我的鬧鐘的折磨,而我則還能夠在沙發上繼續著美夢。如果因為某些情況我們無法睡覺,那麼大腦就會發生故障,直到最終關閉。

這種熟悉的模式表明,睡眠和更高級的神經功能深度關聯,睡眠能夠恢復認知功能。似乎我們必須有大腦才能夠睡眠,我們過去一直是這樣認為。

無腦睡眠者

美國加州理工學院的生物學家Paul Sternberg和同事們想要弄清楚動物如果必須要睡眠的話至少需要什麼樣的大腦。在研究Cassiopea屬水母的時候,他們發現睡眠根本不需要大腦。這種特殊的水母靜止地懸浮在淺水中,觸手朝向水面。為了進食和排出廢物,水母大約每秒鐘吞吐一次。

研究人員利用特殊的運動感知相機對水族館中的23隻水母進行了研究,在一周的時間中不分晝夜的監控。在夜間,水母的吞吐動作降低到每分鐘39次,而在白天是每分鐘60次。

當它們動作變慢的時候是在睡覺嗎?研究人員們將水母從水族箱底部的休息處撈到了水面,並測試了它們的反應時間。在夜間,水母返回水族箱底部的反應速度比白天慢得多,就像人被突然叫醒時迷迷糊糊一樣。

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夜間, Cassiopea屬水母的動作頻率更低,這可能說明它們在睡覺

研究團隊在夜間每隔20分鐘向水族箱發送脈衝,持續6或12小時。他們發現,這樣一來,水母在第二天的活躍程度不同於其他沒受影響的水母。當受到水脈衝影響的水母在夜間不再受到影響時,它們似乎在接下來的一天中又恢復了。這與擁有大腦的動物遭受睡眠剝奪的現象非常一致。

有趣的是,如果研究人員向水族箱中投入一些食物,水母也會變得再次活躍起來。

Sternberg說:「就像是咖啡的味道在早上使你清醒一樣。」

最終,生物學家們對水母使用了褪黑激素,這種激素與睡眠啟動相關,是一種使人快速入睡的常用藥物。這種激素能夠使水母變得遲緩,該研究發表在《Current Biology》上,對睡眠研究有重要意義。

Sternberg說:「這很重要,因為水母的神經系統非常原始,這表明睡眠很可能是非常早期進化出來的基本過程。」

雖然水母沒有大腦,但是卻擁有一種環形神經系統嵌入在它們鈴鐺狀的身體中。這些最新的研究結果表明,神經細胞或者神經細胞簇也需要休息。更有趣的是,水母這種處於生命樹最早期的生物,表明了睡眠可能與生命本身一樣古老。

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