經(jīng)過(guò)十年的搜索，加州大學(xué)舊金山分校的科學(xué)家們確定了**一個(gè)促進(jìn)“自然短暫睡眠”的人類基因 - 終身，夜間睡眠，持續(xù)時(shí)間只有四到六個(gè)小時(shí)但讓人感覺(jué)完全休息 - 發(fā)現(xiàn)了**個(gè)。

“在我們確定**個(gè)短睡眠基因之前，人們確實(shí)沒(méi)有考慮遺傳方面的睡眠持續(xù)時(shí)間，”神學(xué)教授，加州大學(xué)舊金山分校威爾神經(jīng)科學(xué)研究所成員傅英輝博士說(shuō)。Fu領(lǐng)導(dǎo)了發(fā)現(xiàn)兩種短睡眠基因的研究小組，*新的基因在2019年8月28日發(fā)表在Neuron雜志上的論文中有所描述。

據(jù)傅說(shuō)，許多科學(xué)家曾經(jīng)認(rèn)為某些睡眠行為無(wú)法通過(guò)基因研究。“使用人類遺傳工具很難研究睡眠，因?yàn)槿藗兪褂镁瘓?bào)，咖啡和藥丸來(lái)改變他們的自然睡眠周期，”她說(shuō)。這種思維方式使這些睡眠破壞者難以讓研究人員區(qū)分自然睡眠時(shí)間不足6小時(shí)的人和僅使用人工興奮劑的人。

直到2009年，自然短睡眠仍然是一個(gè)謎，當(dāng)時(shí)Fu的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，遺傳了一種名為DEC2的基因中特定突變的人平均每晚睡眠時(shí)間僅為6.25小時(shí);缺乏突變的研究參與者平均8.06小時(shí)。這一發(fā)現(xiàn)提供了**個(gè)確鑿的證據(jù)，即自然短暫睡眠至少在某些情況下是遺傳性的。但這種突變很少見(jiàn)，所以雖然它有助于解釋一些自然的短睡眠者，但它無(wú)法解釋所有這些。

“睡眠很復(fù)雜，”加州大學(xué)舊金山分校的路易斯·帕塔克，醫(yī)學(xué)博士，John C. Coleman神經(jīng)退行性**杰出教授和新研究的共同**作者說(shuō)。“我們認(rèn)為只有一個(gè)基因或一個(gè)大腦區(qū)域告訴我們的身體睡覺(jué)或醒來(lái)。”Ptá?ek和Fu認(rèn)為，必須有其他尚未被發(fā)現(xiàn)的短暫睡眠原因。

正如新的研究所描述的那樣，當(dāng)研究人員確定一個(gè)包含三代連續(xù)天然短睡眠者的家庭時(shí)，取得了突破，其中沒(méi)有一個(gè)人攜帶DEC2突變。研究人員使用基因測(cè)序和一種稱為連鎖分析的技術(shù)，幫助科學(xué)家確定與特定性狀相關(guān)的突變的確切染色體位置，以梳理家族的基因組。他們的努力揭示了一個(gè)名為ADRB1的基因中的單字母突變，就像DEC2中的突變一樣，它與自然的短暫睡眠有關(guān)。

急切地想要了解新發(fā)現(xiàn)的突變?nèi)绾螌?dǎo)致短暫的睡眠，研究人員在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的細(xì)胞和小鼠中進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，這些小鼠經(jīng)過(guò)基因工程改造，在小鼠版本的ADRB1中具有相同的突變。

基于細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)表明，β-1腎上腺素能受體的突變形式 - 由ADRB1基因編碼的蛋白質(zhì)，在多種基本生物過(guò)程中發(fā)揮作用 - 比非突變體版本更快地降解，表明它也可能有不同的功能。

在小鼠實(shí)驗(yàn)中證實(shí)了這種預(yù)感。研究人員發(fā)現(xiàn)，ADRB1基因在背腦中高度表達(dá)，腦干是一個(gè)參與調(diào)節(jié)睡眠的腦干區(qū)域。使用一種稱為光遺傳學(xué)的技術(shù)，其中細(xì)胞被修飾以便它們可以被光激活，研究人員將光線聚焦在腦橋中的神經(jīng)元上，以刺激那些表達(dá)ADRB1的細(xì)胞。觸發(fā)這些神經(jīng)元立即喚醒睡眠小鼠 - 特別是那些正在經(jīng)歷非快速眼動(dòng)睡眠的小鼠，這些神經(jīng)元通常不活??的睡眠階段 - 證明這些神經(jīng)元促進(jìn)覺(jué)醒。

另外的實(shí)驗(yàn)表明，具有突變形式的ADRB1的腦橋中的清醒促進(jìn)神經(jīng)元更容易被激活。此外，在具有ADRB1突變的小鼠中，促進(jìn)覺(jué)醒和促進(jìn)睡眠的神經(jīng)元的比例嚴(yán)重偏向前者。這些實(shí)驗(yàn)表明，ADRB1的突變形式促進(jìn)了自然的短暫睡眠，因?yàn)樗兄诮⒏菀滓鸩⑶冶３智逍迅L(zhǎng)時(shí)間的大腦。