科学家观察到几种动物物种具有3亿年的脑节律
一只沉睡的变色龙。图片来源：uux.cn© PA Libourel
（神秘的地球uux.cn）据美国物理学家组织网（英格丽德·法德利）：睡眠是一种普遍的生物状态，使所有动物——从哺乳动物到两栖动物、鱼类甚至昆虫——能够恢复能量并巩固有助于生存的知识。神经科学家和动物学家几个世纪以来一直在研究睡眠的生物学基础及其重要功能，最近通过测量动物或人类在睡眠时的大脑活动来研究。
神经细胞在相互交流时产生的电信号，也就是大脑节律，为我们提供了关于睡眠期间发生情况的宝贵见解。其中一种节律，即所谓的嵌细节律，迄今主要在哺乳动物中观察到，并与一种被称为非快速眼动（NREM）睡眠的睡眠阶段有关。
里昂神经科学研究中心、PSL大学、麦吉尔大学、让-莫内圣艾蒂安大学及其他研究所的研究人员最近记录了更广泛动物的大脑活动，发现这种古老的节律在包括爬行动物、鸟类、啮齿动物和人类在内的多种物种中都很常见。
他们最近发表在《自然神经科学》上的论文报告了七种不同蜥蜴的脑下节律观察。
“我于2011年加入里昂神经科学中心的睡眠团队时开始了这个项目，而现在我调到了蒙彼利埃的功能与进化生态中心，”论文的高级作者Paul-Antoine Libourel告诉 Phys.org。
“当时我的团队专注于了解快速眼动睡眠的功能和机制。我刚到实验室时，目标是通过研究爬行动物来研究REM睡眠的进化起源，爬行动物是变温动物（冷血动物），与哺乳动物和鸟类有共同祖先——都是恒温动物，且都已知表现出REM睡眠。”
利布雷尔及其同事近期工作的主要目标是为睡眠状态的演化提供新的见解。具体来说，他们希望确定不同状态是在温血动物出现后分别进化出来，还是部分状态在大约3亿年前存在的物种中就已存在。
记录不同动物的脑节律
为了研究动物在睡眠中的脑节律，研究人员在多个标本的大脑上或体内植入电极。这些电极使他们能够检测与神经活动相关的电信号，使用他们专门为此类研究设计的设备。
“由于某些蜥蜴种类可能体型较小，我们与里昂纳米技术研究所合作开发了一款微型、低功耗的生物记录仪，”利布雷尔说。“该记录仪现由我共同创办的初创公司Manitty商业化，用于记录动物和人类在其自然环境中（人类在家中）的大脑活动、生理和行为。”
作为早期研究的一部分，利布雷尔及其同事利用他们开发的设备记录企鹅的脑节律。而他们的新研究则聚焦于不同的蜥蜴物种，包括豹纹壁虎、托凯壁虎、苏丹板蜥、阿根廷特古蜥、美洲豹变色龙、埃及岩阿加玛和胡须龙。
利布雷尔解释道：“除了脑部活动外，我们还记录了眼动、心率、呼吸速率和肌肉张力等生理信号。”
“我们的电子设备设计为能在一块电路板上同时接收所有这些信号。此外，感谢安托万·贝尔格尔博士的支持，我们有机会利用功能性超声成像测量血管活动。我们将这项技术应用于小鼠和胡须龙。”
一种集体且古老的大脑节律
研究人员在过去十年左右收集的庞大数据集带来了一个重要且有趣的发现。具体来说，团队发现爬行动物、哺乳动物和鸟类共享一种共同的大脑节律，即所谓的消距节律。这一发现表明存在一种祖先机制，至少可以追溯到3亿年前，当时最早的已知祖先生活在那个被研究物种的祖先中。
利布雷尔说：“这种节律不仅涉及大脑活动，还涉及生理过程和周围血管形成，表明这是一个全球性的、全生物体的节律。”
“低低节律与哺乳动物此前描述的非快速眼动睡眠（NREM）节律非常相似。在哺乳动物中，这一节律被提出通过脑脊液流动促进代谢废物的代谢废物，参与大脑'清理'过程。此外，由于该节律与警觉性波动相关，它也可能代表一种适应机制，允许在睡眠期间定期监测环境，从而可能降低捕食风险。”
未来，利布雷尔及其同事可能会在蜥蜴身上验证这两个假说。他们的最新发现也可能启发其他研究不同动物在睡眠时的脑节律，从而可能带来更多有趣的发现。
利布雷尔说：“我们的研究更广泛含义是，如果这种节律反映了哺乳动物中与NREM相关的过程，爬行动物可能不会表现出哺乳动物中表现出的REM/NREM睡眠。”
“在人类中，快速动眼期睡眠与做梦密切相关。这并不意味着爬行动物不会做梦;相反，这表明它们的睡眠状态组织与哺乳动物不同，尽管共享一些保守的过程，如红外节律。”
研究人员计划继续研究大脑节律和睡眠状态的演变。在接下来的研究中，他们可以关注其他动物群，如两栖动物和鱼类。
利布雷尔补充道：“还需要破解其背后的机制，以确定其是否与哺乳动物中提出的功能相同。”
出版信息
Antoine Bergel 等人，《睡眠依赖性下低节律在爬行动物和哺乳动物中进化上保守》，《自然神经科学》（2025）。DOI：10.1038/s41593-025-02159-y。
