一直熬夜看球,经常跨时区出差?长期不规律的生活习惯可能让生物钟无所适从,带来一系列健康相关问题。近日发表在《科学》杂志上的一项研究显示,昼夜节律失常还可能导致记忆能力的下降。
哺乳动物的主生物钟位于下丘脑的视交叉上核(Suprachiasmatic nucleus,SCN)。在实验研究中,研究者通常利用手术破坏或基因沉默等手段打乱动物的昼夜节律。但在人类中,许多昼夜节律紊乱都是在SCN的遗传和生理结构保持完整的前提下发生的。为了在不破坏SCN的情况模拟节律紊乱对记忆的影响,斯坦福大学的一个研究小组利用短尾侏儒仓鼠(Phodopus sungorus)作为模型进行了研究。
短尾侏儒仓鼠有着经不起连续“折腾”的主生物钟。作为典型的夜行性动物,它们的生物钟可以通过光照进行重调,如果头一天晚上仓鼠突如其来地受到提前的“天亮”,它能将生物钟调到适应白天的模式。然而,如果第二天也出了岔子,长夜漫漫而光刺激姗姗来迟,那么在接下来的几天里,这些仓鼠的昼夜节律就将完全被打乱。
通过这种“相移干扰”(disruptive phase shift,DPS),研究人员得以在保持SCN完整的情况下考察昼夜节律紊乱对仓鼠的影响——如上文所提到的,这往往也是发生在人们身上的真实情况。作为对照,研究人员也对一组仓鼠的SCN进行了手术切除,致使仓鼠正常的昼夜节律丧失。
啮齿类动物天生具有强烈的好奇心,它们倾向于探索新的环境和接触新的物体。这一特点被科学家利用发展出一系列实验来测试啮齿动物的记忆能力。在这项研究中,生物钟乱套了仓鼠们要接受“T-迷宫”测试和“新物体辨识”测试的考验。
研究人员对比了昼夜节律正常的仓鼠(ENT)、昼夜节律经过DPS干扰的仓鼠(DPS)、SCN被切除的仓鼠(SCNx),以及进行过“假手术”但并未切除SCN的仓鼠(SHAM)在上述两个实验中的表现。实验结果显示,在两个实验中,SCNx和SHAM组的表现都和对照组的正常仓鼠基本一致,但DPS组仓鼠的空间记忆与再认记忆都出现了问题,表现距离其余三组有较为显著的差异。
在此基础之上,研究人员将DPS组仓鼠的SCN切除,再进行同样的实验,结果显示切除了SCN的仓鼠其记忆能力又回复到了正常水平。论文的通讯作者诺尔曼·卢比(Norman. F. Ruby)对果壳网科学人说:“我们认为SCN会对隔核(septal nuclei)产生抑制。” 此前的研究曾表明,γ-氨基丁酸A型受体拮抗剂能够一定程度恢复DPS组仓鼠的记忆能力。
在生物节律混乱的情况下,SCN也许会产生一种与γ-氨基丁酸有关的信号,这一信号被传导至隔核(septal nuclei)后进一步抑制海马体的激活,造成记忆力的衰退。当SCN被切除后,这样的抑制信号不复存在,仓鼠的记忆力也就得以恢复。
这样的实验结果证实SCN在记忆的形成中扮演着重要的角色,为未来对于人类记忆的研究提供了一个新的视角。
卢比向果壳网科学人透露:“我们未来将利用多种手段探寻SCN与海马体的之间的作用机制。”近期的临床研究已经发现常见于老年人群体中的记忆衰退并不应仅仅归咎于糟糕的睡眠质量,因身体机能衰退引起的生物节律紊乱同样是原因之一。当然,人类不能像仓鼠那样简单地一“切”了事,研究者正在寻找新的方法规避昼夜节律失常对记忆造成的伤害。