
您似乎决定是否睡觉,但不是睡觉。健康的人并不总是醒着,不能永远睡觉。我们的生活就像被迫在两者之间束缚。无论我们设法达到哪个目的,它似乎都更接近死亡。除了醒来和睡觉之间的游览外,大部分生活还需要进行一项需要进行的活动:有氧呼吸和能量代谢。如果您询问有氧呼吸与睡眠之间的联系,有些人会说这是保持生命的主要活动。但是,如果您要求神经回路与行为中心(CNCB)的主任GeroMiesenböck,英国牛津大学,他会告诉您:有氧代谢是睡眠的根源。 Misnburke具有非常抵制的科学研究历史。他的研究团队是第一个在23年前在光遗传学方面取得突破的人:他们向小鼠神经元引入了一组Opsin基因,发现具有光的修饰神经元的复制可以使它们与它们相关。Se de -electrical手腕。几年后,他和他的同事在苍蝇的大脑深处种植了光敏的离子通道,并使用光准确刺激两个神经元来控制飞行飞行。所有这些都表明了光遗传学改变神经科学研究的潜力。如今,随着在神经科学领域的光遗传学广泛使用,它几乎揭示了所有大脑功能:感觉和运动,动机和研究以及沟通和决策。自2012年以来,Mistenburke一直是大型语音科学的嘉宾,是光遗传学的先驱之一。 “ Opttogenetics”已成为诺贝尔奖的受欢迎候选人,并可能为未来的简历增添了另一个出色的结果。另一方面,Misenburke带他的长期实验伙伴果蝇睡觉了。睡眠倒计时有很多睡眠习惯,例如在适当的时间睡眠,如果他们睡不够的话,有必要在周末睡觉。一个广泛接受的概念是睡眠受到两个生理过程,尤其是生物钟(也称为昼夜节律)和体内稳态的睡眠系统。人体的基本生物钟是下丘脑的超分子视觉核,它可能会从视网膜中接收轻巧的信号,该信号使我们周围的Theour Theour Theour Theour Theour Theour。同时,它进一步协调了人体和组织器官中的生物钟,使我们能够跟随昼夜节律调节睡眠,昼夜节律代谢和免疫反应。体内稳态睡眠系统主要控制强度和就寝时间。例如,如果您由于工作一个星期而严重缺乏睡眠,那么体内稳态睡眠系统将每周创造一个周末的睡眠,使您可以睡得更长的时间并获得足够的休息。在果蝇中,该系统中大脑的主要区域称为背风扇 - 身体形状(DFB)。一些科学家认为t人脑中的腹侧前视位(VLPO)具有相似的功能。研究人员之间的另一个共识是哺乳动物样的人,大鼠和果蝇在睡眠控制和调节方面非常保守。尽管乍一看,人们和水果苍蝇之间的睡眠环境完全不同:它也需要大约8个小时的睡眠日,人们在安全,安静的氛围中睡觉,果蝇将保持沉默。科学家注意到,当DFB开始兴奋时,飞蝇就开始了。该大脑的区域将向大脑大脑的其他区域发送睡眠信号,敦促苍蝇入睡。六年前,在《大自然》中发表的一篇论文中,Misenburke及其同事发现DFB就像是稳定的睡眠职业。当白天大脑醒来时,大多数神经元都非常活跃。 Enerhiy可用,发送神经信号并准确响应外部刺激。但是如今,神经DFB中的ONS将被预防并且极其不活动 - 这种反向操作就像一个正在反向夜班的人一样,但是当涉及到睡眠时,DFB“正在工作”,它将开始睡觉。 DFB传导的准确性激发了整个睡眠过程,例如精确的传导链。白天,水果蝇会消耗许多食物,为神经元提供足够的能量成分。神经元中的线粒体代谢这些能源物质,主要通过氧化呼吸链发送氢和电子(请参见下图),以合成可直接使用的大量ATP。 DFB神经元也是如此。但是关键是DFB神经元在白天非常不活跃,并且消耗的ATP较少,因此这些ATP将保留并积累更多的ATP。有点像楼梯上下楼梯。前ATP无法及时耗尽。如果将其阻塞,整个氧化呼吸链将被锁定并休息很长时间。在这个tIME,Complex 3,容易泄漏呼吸链中的电子,将使电子易于泄漏。氧气接收这些电子以形成超氧化物(O2-) - 这也是倒数睡眠的起点。
真核生物的线粒体中存在完整的氧化呼吸链,也称为电子传输链。图片实际上是从Wikipedia得出的,该拥塞引起的氧化压力仍处于DFB的控制之下。 Passerurethis穿过DFB神经元,直到切换新开关为止,电压门控钾离子通道位于细胞膜上。具体而言,这种氧化压力将作用于离子通道上的酶。该酶始终与NADPH结合(辅酶II的还原,负责将氢输送到许多反应),但是当NADPH被氧化为NADP+时,该酶就会改变。这种变化是决定性的,这将允许该钾离子通道要开放很长时间,请增加DFB神经元释放的自发频率,并允许DFB神经元进入活性状态。 DFB神经元向大脑的其他区域发送信号,使它们开始休息,果蝇睡着了。但是,整个大脑都在氧化,但是,如果睡眠来了,但是无法及时睡觉?在今年三月和七月,Misnburke团队再次发表了两篇自然论文,在2019年的研究中增加了更多细节,并宣布了对睡眠的脑损伤(或迟到)。在今年3月的一项研究中,他们发现线粒体产生的DFB神经元超氧化物是细胞内部非饱和脂肪酸的沸腾。他们以大约3,000蝇的速度检查了脑神经元,发现睡觉了12个小时(相当于整夜停留),在神经元细胞膜上的380个甘油磷脂中,多达51个会增加或减少三倍。
上图是细胞膜和LoweR部分是甘油磷脂。后者是细胞膜的主要成分,由于超氧化物而容易氧化。 Image的来源:负粘液58/Wikipedia如果正常休息,则果蝇大脑中四个最多的甘油磷脂的脂肪酸链长链长链,高度不饱和(双键的平均数量为5,最高的是12)。但是,一旦经历了睡眠,甘油磷脂的主要类型将较小,并且它们的脂肪酸链不仅缩短,而且会显着减少双键的数量(平均双键数量仅为2)。
该图片直观地显示出在静止和睡眠下飞行的水果大脑中甘油磷脂的变化。从静止状态和深度的比较到左图中的睡眠,可以看出,许多甘油磷脂的数量减少了,只有少量增加。右侧的两张图片改变了LSO显示。图片来自今年3月在大自然中发表的一篇论文。也就是说,熬夜将减少甘油磷脂的差异并缩短链链,这将导致顽固的膜不良,并显着降低抗氧化能力。这些是超氧化物破坏的结果,这表明大脑蝇在整个大脑中都进入了氧化状态。醒着时,大脑中的大量活性神经元迅速沸腾,但会出现电子泄漏,导致氧化,但不像DFB那样明显。因此,当DFB因高氧化压力而促进睡眠时,它还将允许大脑的其他区域开始休息并调节,以避免严重的氧化。这项研究还打开了使用Sleep-4-oxo-2-nonenal(4-One)的“真实罪魁祸首”。研究人员发现,氧化的甘油磷脂会产生脂质氢过氧化物(LOOH)。切割和维修后,Looh最终将产生各种短暂的或长链醛和酮,包括4个。 4-A到达细胞膜后,将钾离子通道的NADPH氧化为NADP+,该NADP+开始变得兴奋。线粒体首先摧毁,然后减少整个大脑氧化的原因,还有另一个严重的后果是停留迟到或抓住睡眠,也就是说,裂纹是线粒体,数量也急剧下降。 Misenburke的团队发现,DFB神经元中的线粒体发生了巨大变化,从12个小时起已清除的水果苍蝇。今年7月,他们在自然界发表了发现。 2025年7月,《全球科学杂志》文章的封面写道,在活细胞,器官甚至更广泛的人体中,线粒体开发了一个动态的网络,在那里他们交谈并互相帮助。 2008年早些时候,欧洲分子生物学学会(EMBO研究)发表了一篇文章,发现线粒体将继续e通过分裂和融合进行重塑,这是一个相对正常的过程 - 但是如果您正常睡觉。
该图片发源于2025年7月的《全球科学》的文章“全身通信:线粒体社交”。在释放睡眠或停留时,DFB的线粒体部门就像是无助的举动。他们需要打破划分,由于氧化而删除具有异常操作的部分 - 损坏的部分进入回收系统。较小的线粒体也无法重新表现,因为睡眠剥夺减少了主要的磷脂酸,这将有助于他们聚集在一起。幸运的是,这些较小的线粒体寻求内质网的帮助,并使用内质网中的磷脂来调节线粒体膜,从而在相对健康的水平上维持一般的线粒体,但数量显着降低。
该图显示了国家其他国家的状态,S的状态癫痫发作后24小时休息后,果蝇DFB中的LEEP剥夺和线粒体。抓住睡眠后,线粒体变得越来越小。图片来自今年7月在《大自然》上发表的一篇论文。如果您继续选择MapYour醒来,则需要准备这些较小的线粒体进行康复。随着新的能量成分旋转的出现,氧化呼吸链将进一步锁定,而新的活性氧破坏的新旋转即将到来。组织氧化,能量重新启动和我们的身体将由于有氧代谢日而继续产生活性氧,继续损害神经元并允许它们进入“战争丧失”状态。因此,即使我们几乎无法维持一天 - 到一天的研究,也很难在更长的时间内维持。如果我们将活性氧物种的破坏推向极端,那么不难想象为什么不睡在死亡中。大量StuDIE已经出现了,我们看到睡眠具有许多独特的功能:恢复能级,合成改变组织的生物分子以及清除自由基。在睡眠带来的恢复过程中,我们人体的代谢率将降低约5%至15%,而大脑葡萄糖代谢也会降低。目前,大脑可以去除代谢废物,例如氧气的反应性物种(ROS)和重新制作能量储量。另一方面,睡眠还可以促进抗氧化剂的产生,包括褪黑激素和抗氧化剂超氧化物歧化酶,过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶,这将有助于清除自由基,这将有助于改善线粒体健康。在神经系统中,神经元和星形胶质细胞中的线粒体是活性氧的主要来源,少量的Ros iSnerotransmitter可以很好地释放,甚至可以增强认知功能,例如研究和记忆。但是,因为大脑的氧气消耗量高D脂质 - 富含脂质的环境,特别容易受到ROS水平太高并且无法预防大脑时氧化应激的影响。在7月的自然讨论部分中,Misenburke及其同事随着有氧代谢的出现而减少了睡眠来源:在24亿年前的主要氧化事件中,第一次,真核生物从有机物中获得了最大的能量;从7.5亿到5.7亿年前,地球上的另一个重大氧化事件奠定了寒武纪生命爆炸的基础。在提供高能量的氧化代谢中,ISA高神经系统是最新的,其中包括对睡眠的需求。但是,例如,睡眠也完全用于进化中,例如,我们还可以使用睡眠来结合记忆,恢复情绪调节等。
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