「為什麼我們要睡覺呢？」仍然是生命科學的謎題之一。科學家們設計了一個新方法來回答這個問題，研究人員透過誘發果蠅睡覺，然後研究睡著後的正向影響。這個與過去以剝奪睡眠來探討造成的負面效果截然不同。位於聖路易士的華盛頓大學的科學家利用這種方法發現睡覺有助果蠅的長期記憶形成。這項研究成果發表在最新一期的《科學》，成功地利用實驗整合兩個睡眠研究的理論。
德國呂貝克大學的睡眠研究學者詹‧伯恩(Jan Born)說：「這是一項領先的研究！我們需要一個實驗的方法、途徑或工具來誘發睡眠。」
帶領研究該研究團隊的華盛頓大學神經生物學家，保羅‧蕭博士說：「我們現在可以問以前無法問的問題，我認為很多人將要開始利用這個方法讓我們驚豔！」
蕭博士與他的團隊選用其中一個果蠅的品系能夠在腦內一個名為背扇形體(dorsal fan-shaped body)的區域表現一種細菌的鈉離子通道，可以用來誘發果蠅的睡眠。當這個鈉離子通道打開了時候，能夠造成該區域被刺激以傳遞訊息給其他的腦區域進入睡眠狀態。該研究團隊利用生物工程的技術讓這個鈉離子通道開關受到溫度控制，當溫度高於室溫（25℃）六度時會開啟，讓果蠅確實地在設定的溫度（31℃)下開始睡覺。因此，研究人員只要升溫就可以讓果蠅乖乖地睡覺，然後再搖醒他們。
為了檢驗睡眠帶給果蠅哪些影響，他們設計了實驗檢驗兩個當前兩個關於記憶形成的理論：一個是突觸的動態平衡（synaptic homeostasis) 認為神經的連結在清醒時期增加，在睡眠的時期會縮減，透過減少白天產生的突觸而讓最強的連結維持原狀；另外是記憶的固化(memory consolidation)，認為睡眠的目的是重播並且固化前一天的記憶，重新活化某些神經連結以強化他們。
為了檢驗突觸動態平衡理論模式，果蠅被成群地放置在玻璃管子裡面，讓他們學習儀式化的求偶行為，緊接著讓他們分別睡一段時間(31℃)或是不經歷睡眠(25℃)。當果蠅經過一段睡眠後隨即發展這種求偶行為的記憶，而沒有睡覺的果蠅並沒有留下這種記憶。這樣的結果支持先前的理論模式顯示睡眠是重新調整清醒時期被刺激的突觸，減少數量以提供學習新事物的空間。第二篇文章發表在新一期的科學也提供額外的證據支持突觸動態平衡理論模式。
蕭博士的團隊設計一個給予他們短期記憶的訓練來檢驗記憶固化的理論。讓人感到驚訝的是，當訓練之後隨即引發睡眠的果蠅，他們的記憶不僅維持數小時而是數天的時間，在在證明睡眠能夠強化突觸間的連結來鞏固記憶的形成。
伯恩博士提到：「這是我所知的第一個透過實驗的結果驗證並支持睡眠時記憶形成的兩種模式，而且兩者是同時作用…一個能夠減少太多的連結另外則是強化並維持長期記憶的形成。」
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新聞原文出處: http://the-scientist.com/2011/06/23/sleep-on-it/
研究論文原文:
1. Inducing Sleep by Remote Control Facilitates Memory Consolidation in Drosophila http://www.sciencemag.org/content/332/6037/1571.full
2. Sleep and Synaptic Homeostasis: Structural Evidence in Drosophila http://www.sciencemag.org/content/332/6037/1576.full
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謝謝你的分享好文。不過在"為了檢驗突觸動態平衡理論模式...."這一段有小地方漏掉了，且跳得太快不易讓人理解(原外電就有的問題)他的實驗第一步是先將果蠅關在豐富刺激的環境中五天(很多其他果蠅)，再換到無刺激的環境(沒其他果蠅)，接著再試著制約果蠅做求偶行為。結果發現必須換到無刺激環境三天之後才有辦法讓果蠅習得新記憶(立即與一天後都無法習得)，這是因為在豐富環境裡有太多不必要刺激，以至於有太多不必要的突觸連結存在，妨礙了新記憶的學習。
下一個實驗他讓果蠅在換到無刺激環境一天後進行學習，而有一組在這一天內有睡了6小時而另一組沒有。結果發現有睡的果蠅明顯學得比較好(原本要三天現只要一天就學會)，由此結果來推論睡眠具有適度修剪突觸連結的功能。