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光通過三種方式影響果蠅大腦中的生物鐘神經元：第一種是通過隱色素(CRY)將光輸入生物鐘神經元，該種光輸入負責檢測低強度的光(LI)。第二種光輸入通過複眼工作，檢測中等強度的光(MI)。第三種光輸入通過Hofbauer-Buchner小孔（HB小孔）工作，負責檢測高強度的光(HI)。早晨細胞（M細胞）)控制晨間活動，夜晚細胞（E細胞）控制夜間活動。
近日，美國維爾茨堡大學的神經生物學家研究了不同光照強度對果蠅晝夜節律的影響，結果發現陽光強度的增加會延長睡眠時間，導致午睡時間延長，進而使傳統的夜間活動高峰的開始出現延遲。研究結果發表在最新一期的《神經科學雜誌》上。
「我們能夠證明，低、中、高強度的光照能使果蠅大腦中的生物鐘同步到每天24小時。」維爾茨堡大學的神經生物學和遺傳學教授Charlotte Helfrich-Forster簡要地描述了這篇論文的中心結論。她主要研究時間生物學，即生物體內的周期現象，她和她的前博士生Matthias Schlichting一起領導了這項研究。
實驗結果表明，強光對果蠅的活動模式有明顯的影響，效果最顯著的是午睡，平均會使午睡增加至少30分鐘到一個小時，這導致了傳統的夜間活動高峰的延遲開始，使果蠅比平時晚一到兩個小時起飛。科學家們還在分子水平上確定了行為變化的源頭：視網膜外的特殊光受體，即Hofbauer-Buchner小孔（HB小孔）。這些微小的「額外的眼睛」（每隻眼睛只有4個感覺細胞）是在30年前由維爾茨堡大學的生物學家Alois Hofbauer和Erich Buchner發現的。
「我們第一次證明了HB小孔對強光有反應，並延長了果蠅的午睡時間，」Helfrich-Forster解釋說。他們通過一個多階段的信號通路來達到這一目的：HB小孔使用特定的乙醯膽鹼受體來增加時鐘神經元亞群中的鈣水平。隨後，這些神經元在果蠅大腦的背部釋放出一種特殊的神經肽——「色素分散因子」（PDF），PDF進一步調節了生物鐘神經元（調節午睡的時間長度，並控制了晚上活動的開始時間）的活動。
科學家們相信果蠅對強光的反應是有道理的。Helfrich-Forster解釋說：「在中午避免強光和可能有害的光線是一個基本的機制。」畢竟，高強度的光照經常發生在炎熱的夏天，這對昆蟲尤其有害：一方面是因為它們脫水很快，另一方面是因為它們在明亮的白天更容易被捕食者發現。
為了排除長時間午睡可能由高強度光照相關的溫暖溫度引起的可能性，科學家們還對一組轉基因果蠅進行了實驗。這些果蠅的生物鐘不能夠對溫度變化做出反應，但它們的行為仍然發生了變化，證明了光照強度是導致午睡時間延長和晚間活動延遲的原因。
根據研究人員的說法，他們的研究結果顯示了「果蠅和哺乳動物系統驚人的相似之處」。哺乳動物，包括人類，都有專門的光感受器，它們能感知強光，並將信號直接傳送到間腦（下丘腦）的一個特殊區域的生物鐘上。目前還不清楚它們的激活是否會導致人類午睡時間延長，但是科學家們相信這是很有可能的。
編譯：花花
審稿：alone
責編：南熙
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