Cell子刊：掌管人體時差的萬能秘鑰是？控制它，攻克時差易如反掌

飛躍時區的旅行讓我們對這個世界有了更多的認知，但卻讓很多人飽受時差困擾。隨著科學的精進，你是否想過某天能控制自己身體的計時系統呢？近日，華盛頓大學的生物學家通過激活參與設定每日節律的一小部分神經細胞，為小鼠時差症打開了治療之門，這項成果或為解鎖人類時差症帶來思路。

相關研究已於7月12日以「Entrainment of Circadian Rhythms Depends on Firing Rates and Neuropeptide Release of VIP SCN Neurons」為題發表在Neuron雜誌。

人體的所有基本功能都通過身體的每日或晝夜節律時鐘與當地時間高度同步。在大腦最底部靠近嘴的頂部有一個小區域，提醒我們每天定時醒睡。這個主時鐘被稱為視交叉上核，或SCN。

當這個系統受到干擾時（例如輪班工作或穿越時區），SCN中的2萬個神經元都要努力調整身體以適應新的時間表。研究人員發現，以適當的電活動模式刺激僅10%這些神經元，可導致小鼠迅速轉向新的每日作息時間表。

「這就像你的手錶善於計時一樣，除非你能把它設定為當地時間，否則它是無用的。我們想知道生物鐘是如何適應當地時間的。」通訊作者 Erik D. Herzog說。

Credit： CC0 Public Domain

首先，Herzog及其研究小組懷疑有一小部分SCN神經元參與其中，因為它會產生血管活性腸多肽或VIP（神經元用來交流和同步日常節律的一種必需化合物）。

Herzog說：「人和小鼠的SCN中僅有約2000個VIP神經元，我們假設VIP神經元就像祖母一樣，負責告訴每個人該做什麼。」

為了驗證這個想法，第一作者Cristina Mazuski首先開發了一種方法來表徵VIP神經元的正常日常放電模式。

通過記錄一組神經元的毫秒級動作電位，他們能夠識別兩類VIP神經元：緊張型和不規則型。緊張型VIP神經元（Tonic VIP neurons）以穩定的速度放電，每一次放電發作之間的間隔相等；而不規則型VIP神經元以一對或三對（的不穩定狀態）等距放電。

研究人員隨後測試了VIP神經元的激活是否會改變SCN和小鼠的日常日程。

為了進行這項實驗，研究人員讓小鼠一整天整夜處於完全黑暗的環境中，沒有任何關於時間的環境線索。通過使用一種叫做光遺傳學的工具，他們每天只在同一時間激活VIP神經元，這模擬了飛到一個新的時區的過程。

Mazuski解釋道：「這是了解SCN如何讓生物體與當地光照時間同步的重要一步。」

接下來，研究人員測試了VIP神經元的不同放電模式，發現當VIP神經元被激活到不規則放電時，小鼠能更快地克服時差反應；當小鼠的VIP神經元受到緊張刺激時，它們適應新的局部時間會變慢。

總結來說，研究人員發現VIP神經元的不同放電模式決定了小鼠對時差的克服能力的強弱。

未來，研究人員希望研究出刺激VIP神經元進行不規則放電的方法，以早日幫助人們攻克時差限制並減少人類旅行者和輪班人員的時差反應。

責編：艾曼

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參考資料：1）The VIPs of the nervous system—a tiny population of neurons holds a master key to the body"s clock

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