ในวันฤดูร้อนที่ร้อนที่สุด คุณอาจพบว่าตัวเองกำลังงีบหลับในตอนกลางวัน ในบางพื้นที่ของโลก การจัดกำหนดการ “นอนพักกลางวัน” และธุรกิจชัตเตอร์ในช่วงเวลาที่ร้อนที่สุดของวันถือเป็นบรรทัดฐานทางวัฒนธรรมในบางส่วนของโลก ผลปรากฏว่า ชีววิทยา ไม่ใช่แค่วัฒนธรรม อาจอยู่เบื้องหลังสิ่งนี้
อุณหภูมิส่งผลต่อช่วงพฤติกรรมของมนุษย์ ตั้งแต่ระดับการกินและกิจกรรมไปจนถึงวงจรการนอนหลับและตื่น เราอาจนอนหลับยากขึ้นในฤดูร้อนและลุกจากเตียงในตอนเช้าที่หนาวเย็นได้ช้า แต่ความเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ประสาทรับความรู้สึกกับเซลล์ประสาทที่ควบคุมวัฏจักรนี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์
นักประสาทชีววิทยาของมหาวิทยาลัย Northwestern ได้ค้นพบเบาะแสบางอย่างเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้น ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 17 สิงหาคมใน วารสาร Current Biologyนักวิจัยพบว่าแมลงวันผลไม้ถูกตั้งโปรแกรมล่วงหน้าให้งีบหลับในตอนกลางวัน ภาค ต่อของ เอกสาร ชีววิทยา ปี 2020 ซึ่งระบุว่าเทอร์โมมิเตอร์สมองทำงาน เฉพาะในสภาพอากาศหนาวเย็นเอกสารฉบับใหม่นี้จะสำรวจวงจร “เทอร์โมมิเตอร์” ที่คล้ายกันสำหรับอุณหภูมิที่ร้อน
Marco Gallio รองศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาในวิทยาลัยศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ Weinberg กล่าวว่า “การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมีผลอย่างมากต่อพฤติกรรมของมนุษย์และสัตว์ และช่วยให้สัตว์มีเวลาปรับตัวให้เข้ากับฤดูกาลที่เปลี่ยนแปลงไป “ผลกระทบของอุณหภูมิต่อการนอนหลับนั้นรุนแรงมาก โดยสัตว์บางตัวตัดสินใจนอนหลับตลอดทั้งฤดูกาล ลองนึกถึงหมีที่จำศีล แต่วงจรสมองเฉพาะที่เป็นสื่อกลางในการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิและศูนย์การนอนหลับนั้นส่วนใหญ่ยังไม่ได้ทำแผนที่”
กัลลิโอเป็นผู้นำการศึกษาและกล่าวว่าแมลงวันผลไม้เป็นแบบอย่างที่ดีโดยเฉพาะในการศึกษาคำถามใหญ่ๆ เช่น “ทำไมเราถึงนอน” และ “การนอนหลับให้อะไรกับสมอง” เพราะพวกมันไม่ได้พยายามขัดขวางสัญชาตญาณแบบเดียวกับที่มนุษย์ทำ เมื่อเราดึงคนทุกคืนเช่น พวกเขายังอนุญาตให้นักวิจัยศึกษาอิทธิพลของสัญญาณภายนอกเช่นแสงและอุณหภูมิบนเส้นทางของเซลล์
77 องศาคืออุณหภูมิโปรด
บทความนี้เป็นรายงานฉบับแรกที่ระบุตัวรับ “ความร้อนสัมบูรณ์” ในหัวแมลงวัน ซึ่งตอบสนองต่ออุณหภูมิที่สูงกว่า 77 องศาฟาเรนไฮต์ ซึ่งเป็นอุณหภูมิโปรดของแมลงวัน ผลปรากฏว่า แมลงหวี่ในห้องปฏิบัติการทั่วไป ชื่อ Drosophila ได้ตั้งรกรากเกือบทั่วทั้งโลกโดยสร้างความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกับมนุษย์ ไม่น่าแปลกใจเลยที่อุณหภูมิโปรดของมันก็ตรงกับอุณหภูมิของมนุษย์หลายคนเช่นกัน
นักวิจัยพบว่าเซลล์ประสาทสมองที่ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับความร้อนเป็นส่วนหนึ่งของระบบที่กว้างขึ้นซึ่งควบคุมการนอนหลับ เช่นเดียวกับที่พวกเขาคาดหวังจากผลรายงานก่อนหน้านี้เกี่ยวกับอุณหภูมิที่เย็นจัด เมื่อวงจรร้อนซึ่งวิ่งขนานกับวงจรเย็นทำงาน เซลล์เป้าหมายที่ส่งเสริมการนอนหลับตอนเที่ยงจะคงอยู่นานขึ้น ส่งผลให้การนอนหลับตอนกลางวันเพิ่มขึ้นซึ่งกันแมลงวันให้ห่างจากส่วนที่ร้อนที่สุดของวัน
การศึกษานี้เปิดใช้งานโดยความคิดริเริ่ม 10 ปีที่สร้างแผนที่การเชื่อมต่อประสาทในสัตว์ (แมลงวัน) ที่เรียกว่าคอนเนกโตม ด้วยคอนเนกโทม นักวิจัยสามารถเข้าถึงระบบคอมพิวเตอร์ที่บอกการเชื่อมต่อของสมองที่เป็นไปได้ทั้งหมดสำหรับเซลล์สมองประมาณ 100,000 เซลล์ของแมลงวัน อย่างไรก็ตาม แม้จะมีแผนที่ถนนที่มีรายละเอียดมากนี้ นักวิจัยยังคงต้องค้นหาว่าข้อมูลในสมองเปลี่ยนจากจุด A ไปยังจุด B ได้อย่างไร บทความนี้ช่วยเติมช่องว่างนั้น
วงจรที่แตกต่างกันสำหรับอุณหภูมิที่ร้อนและเย็นนั้นเหมาะสมกับ Gallio เนื่องจาก “อุณหภูมิที่ร้อนและเย็นอาจมีผลกระทบที่แตกต่างกันมากต่อสรีรวิทยาและพฤติกรรม” เขากล่าว การแยกจากกันนี้อาจสะท้อนถึงกระบวนการวิวัฒนาการตามวัฏจักรความร้อนและความเย็นของโลก ตัวอย่างเช่น ความเป็นไปได้ที่ศูนย์สมองสำหรับการนอนหลับอาจถูกกำหนดเป้าหมายโดยตรงในมนุษย์โดยวงจรประสาทสัมผัสเฉพาะ ซึ่งขณะนี้เปิดให้มีการตรวจสอบโดยอิงจากงานนี้
การหาเป้าหมายทั่วไปของวงจรร้อนและเย็น
ต่อไป ทีมของ Gallio หวังที่จะค้นหาเป้าหมายร่วมกันของวงจรที่เย็นและร้อน เพื่อค้นหาว่าแต่ละอย่างสามารถส่งผลต่อการนอนหลับได้อย่างไร
Michael Alpert ผู้เขียนคนแรกของหนังสือพิมพ์และนักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการ Gallio กล่าวว่า “เราระบุเซลล์ประสาทหนึ่งตัวที่อาจเป็นแหล่งรวมของผลกระทบของอุณหภูมิที่ร้อนและเย็นต่อการนอนหลับและกิจกรรมในแมลงหวี่ “นี่จะเป็นจุดเริ่มต้นของการศึกษาติดตามผลที่น่าสนใจ”
Gallio เสริมว่าทีมสนใจที่จะพิจารณาผลกระทบระยะยาวของอุณหภูมิต่อพฤติกรรมและสรีรวิทยา เพื่อทำความเข้าใจผลกระทบของภาวะโลกร้อน โดยมองว่าสายพันธุ์ที่ปรับตัวได้จะเปลี่ยนไปอย่างไร
“ผู้คนอาจเลือกที่จะงีบหลับในยามบ่ายในวันที่อากาศร้อน และในบางส่วนของโลกนี้ก็เป็นบรรทัดฐานทางวัฒนธรรม แต่คุณจะเลือกอะไรและสิ่งใดที่คุณตั้งโปรแกรมไว้” กัลลิโอกล่าว “แน่นอนว่าไม่ใช่การเพาะเลี้ยงในแมลงวัน ดังนั้นจริงๆ แล้วอาจมีกลไกทางชีววิทยาที่อยู่เบื้องหลังที่แข็งแกร่งมากซึ่งมนุษย์มองข้ามไป”
