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水母表示:我沒有腦,可是我也愛睡覺

所謂一覺解千愁, 在演化史上, 誰是最先開始會睡覺的生物?最近一篇研究顯示, 可能是水母!

好好睡覺, 跟乖乖吃飯與規律運動一樣,

可謂現代人生活裡的黃金三準則。 沒睡好覺不僅讓人心情不好, 對健康的危害更是罄竹難書。 我們說好好睡覺跟大腦處理學習來的資訊有關, 能説明大腦將資訊妥善儲存為長期記憶;我們還一直老生常談, 說好好睡覺才能幫助大腦將一天累積的代謝廢物清除掉;我們甚至還驚悚的說, 不睡覺, 大腦會把自己的神經元細胞吃掉。 但當睡覺這件事被賦予了這麼多高層次的意義, 一個簡單至極的問題就能讓科學家爭論不休:在演化史上, 是那種生物開始先出現睡覺這個行為的?是蟲、魚、鳥還是獸?

但問題或許沒有這麼複雜;最近, 美國加州理工學院的 Leo Goentoro 博士實驗室, 做了一系列簡單又可愛的實驗, 把“是誰先會睡覺的!”這個大哉問回歸基本面 。

睡覺需要大腦嗎?如果睡覺對大腦這麼重要, 是不是有中樞神經系統的生物, 才會需要睡覺呢?水母有神經細胞, 但沒有集中的中樞神經組織, 水母的神經細胞離散地分部在周邊。 那, 水母會需要睡覺嗎?Goentoro 博士實驗室的三個博士班學生, 自己打造了一個水族箱, 以便能夠利用攝影來觀察與紀錄水母的行為型態。 他們選用倒立水母寇里的幾種不同品系水母來做實驗。 倒立水母科的這類水母一如其名, 與其游泳, 牠們更喜歡把自己倒掛似得靜止懸浮在熱帶海域裡, 也常跟能夠行光合作用的共生藻形成共生關係。 倒立水母還有一個特徵, 牠們“吐納”水流極有規律, 大概一秒鐘一次。 倒立水母借著推動水流流動,

可以讓食物源源而來, 得以濾食, 或是排出代謝物等, 是維持生命機能重要的行為模式。

睡覺的定義可以複雜化到由腦波變化來判斷, 但也可以簡單至極, 從觀察行為模式的改變來得知。 想想看, 當我們熟睡或是打盹的時候, 是不是對外界刺激比較沒有反應?不論是旁人的輕拍戳弄, 或是聲光刺激, 如果熟睡了, 都恍若未聞。 Goentoro 博士實驗室的學生們於是想, 同樣的標準是不是也可以拿來套用在水母身上, 看看水母是不是會有週期性的, 類似于動物熟睡時的遲鈍反應呢?而倒立水母這種極有規律的吐納水流行為, 剛好是研究人員可以好好觀察牠們行為的指標。

他們的研究成果發表在十月份的 Current Biology 期刊上。 研究人員觀察二十三隻倒立水母, 每隔一個小時, 都記錄前二十分鐘內, 倒立水母吐納水流的次數。 他們利用十二個小時光照, 十二個小時把燈關掉來模擬晝夜。 在有光照的時候, 倒立水母平均每二十分鐘可以推動水流 1155 次上下, 相當於每分鐘約 60 次;而在類比夜晚的烏黑狀態下,

頻率則銳減三成多, 變成每二十分鐘推動水流 781 次左右, 約每分鐘 39 次。 但倒立水母週期性的行為變緩慢, 若要直接作為水母會睡覺的佐證, 也未免言之過早。

所以Goentoro 博士實驗室的學生們把倒立水母從牠們偏好棲息的水族箱底, 用個吊籃似的裝置拎到水面, 然後觀察倒立水母花多久時間, 能夠遊回牠們習慣的“愛窩”。 在有光照的大白天, 倒立水母反應機靈;但一到了晚上, 就像我們被吵醒時行動會跌跌撞撞一樣, 倒立水母也會花比較久的時間, 才會從水面返回牠們所偏愛的箱底。 更有趣的是, 如果在晚上倒立水母“不愛動”的時間, 蓄意打斷牠們的“休息”, 等到隔天大白天的時候, 牠們也會出現類似睡眠被剝奪的症狀, 行為變得遲鈍又緩慢。這顯示倒立水母跟我們一樣,對於“睡眠”的需求,是絕對不可少的。

如此說來,倒立水母晚上“不愛動”時的行為特徵,還真得跟動物睡覺時的行為極為相似呢。但Goentoro 博士實驗室的學生們沒有對研究到此的成果就心滿意足,他們又做了兩個有趣的實驗。第一,如果倒立水母在睡眠被剝奪的時候,會出現類似我們被“時差”所擾的行為特徵,那常被用來拯救時差的心頭好“褪黑激素”(melatonin),是不是也能換來倒立水母一覺好眠呢?結果,被給予褪黑激素的倒立水母,果真睡得傻乎乎的。那我們感冒鼻子不通時,醫生所開的抗組織胺有時候讓人愛困,這對倒立水母也有類似作用嗎?答案是會的!

Goentoro 博士實驗室的這篇研究成果亮眼,因為他們用了最“根本”的行為學觀察來回答一個在科學界爭論不休的問題,提供了有趣的新角度。水母會不會睡覺?以 Goentoro 博士實驗室的邏輯看起來,這問題的答案就跟問,“你看不看得出來坐你旁邊的人在睡覺?”一樣基本。他們的研究,也啟發許多研究方向。例如,如果倒立水母的個體行為有類似“睡覺”的特徵,那是不是相似的特徵也可以在個別神經元的活動上,看出些許端倪呢?如果在倒立水母神經元的活動上也驗證了這個假說,那可見,對睡眠的需求或許不是中樞大腦才會需要的,對於個別神經細胞,好好睡覺這件事,也是不可缺的啊!

行為變得遲鈍又緩慢。這顯示倒立水母跟我們一樣,對於“睡眠”的需求,是絕對不可少的。

如此說來,倒立水母晚上“不愛動”時的行為特徵,還真得跟動物睡覺時的行為極為相似呢。但Goentoro 博士實驗室的學生們沒有對研究到此的成果就心滿意足,他們又做了兩個有趣的實驗。第一,如果倒立水母在睡眠被剝奪的時候,會出現類似我們被“時差”所擾的行為特徵,那常被用來拯救時差的心頭好“褪黑激素”(melatonin),是不是也能換來倒立水母一覺好眠呢?結果,被給予褪黑激素的倒立水母,果真睡得傻乎乎的。那我們感冒鼻子不通時,醫生所開的抗組織胺有時候讓人愛困,這對倒立水母也有類似作用嗎?答案是會的!

Goentoro 博士實驗室的這篇研究成果亮眼,因為他們用了最“根本”的行為學觀察來回答一個在科學界爭論不休的問題,提供了有趣的新角度。水母會不會睡覺?以 Goentoro 博士實驗室的邏輯看起來,這問題的答案就跟問,“你看不看得出來坐你旁邊的人在睡覺?”一樣基本。他們的研究,也啟發許多研究方向。例如,如果倒立水母的個體行為有類似“睡覺”的特徵,那是不是相似的特徵也可以在個別神經元的活動上,看出些許端倪呢?如果在倒立水母神經元的活動上也驗證了這個假說,那可見,對睡眠的需求或許不是中樞大腦才會需要的,對於個別神經細胞,好好睡覺這件事,也是不可缺的啊!

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