Nature：慢性社会孤立多食，连果蝇都会睡不着觉 群居

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诺奖团队最新发现：孤独是一种病，连果蝇都会睡不着觉

果蝇中的慢性社会孤立表明饥饿并减少睡眠

果蝇的肽能扇形体柱状神经元中的神经活动增促进进食。肽能 P2神经元的脑细胞 社会性的动物 群居。

学术经纬

2021/08/19

论文
论文标题：Chronic social isolation signals starvation and reduces sleep in Drosophila
作者：Li, Wanhe, Wang, Zikun, Syed, Sheyum, Lyu, Cheng, Lincoln, Samantha, O’Neil, Jenna, Nguyen, Andrew D., Feng, Irena, Young, Michael W.
期刊：Nature
发表时间：2021/08/18
数字识别码：10.1038/s41586-021-03837-0
摘要：Social isolation and loneliness have potent effects on public health1,2,3,4. Research in social psychology suggests that compromised sleep quality is a key factor that links persistent loneliness to adverse health conditions5,6. Although experimental manipulations have been widely applied to studying the control of sleep and wakefulness in animal models, how normal sleep is perturbed by social isolation is unknown. Here we report that chronic, but not acute, social isolation reduces sleep in Drosophila. We use quantitative behavioural analysis and transcriptome profiling to differentiate between brain states associated with acute and chronic social isolation. Although the flies had uninterrupted access to food, chronic social isolation altered the expression of metabolic genes and induced a brain state that signals starvation. Chronically isolated animals exhibit sleep loss accompanied by overconsumption of food, which resonates with anecdotal findings of loneliness-associated hyperphagia in humans. Chronic social isolation reduces sleep and promotes feeding through neural activities in the peptidergic fan-shaped body columnar neurons of the fly. Artificial activation of these neurons causes misperception of acute social isolation as chronic social isolation and thereby results in sleep loss and increased feeding. These results present a mechanistic link between chronic social isolation, metabolism, and sleep, addressing a long-standing call for animal models focused on loneliness7.

所属学科：
遗传学
心理学
神经科学


▎药明康德内容团队编辑  



人是一种社会性的动物，想要保持身心健康，离不开日常生活中与他人的交流。我们也都知道孤独的滋味不好受，一个人待久了，仿佛自己就进入了生病的状态，总觉得哪里不舒服。

2021年8月18日，顶尖学术期刊《自然》在线发表了一篇论文，发现长期的孤独状态的确可以给生物体带来负面影响！在果蝇身上，他们观察到长期脱离群体后，这些小动物的基因表达、神经活性、以及行为都发生了变化！




相关新闻稿指出，这是首个研究孤独对身体影响的动物模型。

和人类一样，果蝇也是一种社会性的动物。它们会成群觅食，偶尔会打个小架，也有复杂的交配仪式，这些都是社交性的体现。那如果不让果蝇进行社交，又会发生什么呢？

本研究的第一作者兼共同通讯作者Wanhe Li博士设计了一个巧妙的实验。她让果蝇处于不同规模的群体之中，记录它们的行为是否出现异常。



▲本研究的第一作者兼共同通讯作者Wanhe Li博士（图片来源：Grass Foundation）

这些果蝇看似对群体规模的要求并不高，哪怕是只有两只果蝇，它们也能从彼此身上寻求慰藉，表现正常。其它规模的群体中，也存在类似的现象——只要有其它果蝇陪伴，果蝇就能乐在其中，不会出现异常行为。

有意思的是，如果只有一只果蝇脱离大部队，一周后就会出现明显的变化。研究人员们观察到，孤独的果蝇会每天吃得更多，睡得更少！

为了确保他们观察到的行为异常都与孤独有关，研究人员们研究了本身会失眠的果蝇，发现它们的进食并没有因为睡眠减少而增多。这个发现也表明“睡少”和“吃多”，都是孤独带来的症状。



▲孤独的果蝇，会在行为上出现异常（图片来源：ROCKEFELLER UNIVERSITY；Credit：Wanhe Li博士）


这是为什么呢？进一步研究表明，在这些孤独的果蝇大脑里，和“饥饿”有关的一组基因在表达上出现了不同，可能是孤独与暴食之间的关联所在。研究人员们指出，即便给果蝇提供了充足的食物，这些基因表达的变化，也还是会给大脑发送“饥饿”的信号，让果蝇停不住口。

在果蝇的大脑中，这支团队还发现了一小群叫做P2神经元的脑细胞，可能是孤独导致的行为变化的“病因”。研究指出，如果抑制这些神经元的活性，即便身处孤身一“蝇”的环境下，果蝇也不会出现“吃多睡少”的行为变化。

相反，如果人为激活这些神经元，就会让果蝇产生孤独的错觉，从而导致睡眠减少，进食增加的现象。即便这些果蝇脱离大部队才一天，它们的表现也好像是被社交隔离了整整一周……



▲孤独让人睡眠变少（图片来源：123RF）


“我们能‘欺骗’这些果蝇，让它们觉得自己被长期隔离了，” Wanhe Li博士说道，“P2神经元看似与感知社交隔离的时长、或是感知孤独的程度有关。它们就像是个计时器，计算果蝇孤独了多久。”

孤独虽然像是一种病，但治病的方法却很简单——重塑社交关系就好了。研究人员们也发现，如果果蝇每天还和小伙伴们混在一起，即便激活了这些P2神经元，果蝇也不会出现孤独的种种症状。这就好像是社交行为不断在将这个计时器清零。



▲本研究通讯作者之一Michael Young教授（图片来源：ROCKEFELLER UNIVERSITY）


“果蝇的大脑对社交隔离有特定的反应，”2017年诺奖得主，本研究通讯作者之一Michael Young教授说道，“我们发现孤独具有病理性的后果，与一小群神经元的变化有关。我们已经开展研究，理解这些神经元的具体功能。”

作为生物学研究中的经典模式生物，果蝇中的许多发现，对于人类都有一定的借鉴意义。事实上，孤独的人类也会出现吃得更多，睡眠更少的现象，这可能是由于对于未来的不确定感，让身体做出的某种防御反应。这项研究，有望打开通往理解“孤独”的大门，让我们更好地理解孤独这件事。

参考资料：

[1] Li, W., Wang, Z., Syed, S. et al. Chronic social isolation signals starvation and reduces sleep in Drosophila. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-03837-0

[2] Lonely flies, like many humans, eat more and sleep less, Retrieved August 18, 2021, from https://www.eurekalert.org/news-releases/925636

https://www.nature.com/articles/s41586-021-03837-0

https://www.linkresearcher.com/t ... b-8309-d6ebf415adb6



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