L'hiver est peut-être derrière nous, mais vous souvenez-vous du défi de vous réveiller par ces jours froids et sombres ? La température affecte le comportement de presque toutes les créatures vivantes, mais il reste encore beaucoup à apprendre sur le lien entre les neurones sensoriels et les neurones contrôlant le cycle veille-sommeil.




Les neurobiologistes de la Northwestern University ont découvert un indice de ce qui se cache derrière ce comportement. Dans une étude de la mouche des fruits, les chercheurs ont identifié un circuit « thermomètre » qui relaie les informations sur la température extérieure froide de l'antenne de la mouche au cerveau supérieur. Ils montrent remark, à travers ce circuit, des problems saisonnières froides et sombres peuvent inhiber les neurones dans le cerveau de la mouche qui favorisent l'activité et l'éveil, en particulier le matin.

« Cela explique pourquoi – pour les mouches et les humains – il est si difficile de se réveiller le matin en hiver », a déclaré Marco Gallio, professeur agrégé de neurobiologie au Collège Weinberg des arts et des sciences. « En étudiant les comportements d'une mouche des fruits, nous pouvons mieux comprendre remark et pourquoi la température est si essentielle à la régulation du sommeil. »




L'étude, dirigée par Gallio et menée chez Drosophila melanogaster, a été publiée aujourd'hui (21 mai) dans la revue Current Biology.

Le doc décrit pour la première fois des récepteurs de « froid absolu » résidant dans l'antenne de la mouche, qui ne répondent à la température qu'en dessous de la « zone de confort » de la mouche d'environ 77 degrés Fahrenheit. Après avoir identifié ces neurones, les chercheurs les ont suivis jusqu'à leurs cibles dans le cerveau. Ils ont découvert que les principaux destinataires de ces informations sont un petit groupe de neurones cérébraux qui font partie d'un réseau additionally vaste qui contrôle les rythmes d'activité et de sommeil. Lorsque le circuit froid qu'ils ont découvert est actif, les cellules cibles, qui sont normalement activées par la lumière du matin, sont fermées.

La drosophile est un système modèle classique pour la biologie circadienne, le domaine dans lequel les chercheurs étudient les mécanismes contrôlant notre cycle de repos et d'activité de 24 heures. La plupart des travaux actuels se concentrent sur la façon dont les changements dans les signaux externes tels que la lumière et la température affectent les rythmes d'activité et de sommeil et remark les signaux atteignent les circuits cérébraux spécifiques qui contrôlent ces réponses.

Bien que la détection de la température ambiante soit essentielle pour les petites mouches des fruits à sang froid, les humains sont toujours des créatures de confort et recherchent continuellement des températures idéales. Une partie de la raison pour laquelle les humains recherchent des températures optimales est que les températures du cœur et du cerveau sont intimement liées à l'induction et au maintien du sommeil. Les changements saisonniers de la lumière du jour et de la température sont également liés aux changements du sommeil.

« La détection de la température est l'une des modalités sensorielles les additionally fondamentales », a déclaré Gallio, dont le groupe est l'un des rares au monde à étudier systématiquement la détection de la température chez les mouches des fruits. « Les principes que nous trouvons dans le cerveau des mouches – la logique et l'organisation – peuvent être les mêmes jusqu'à l'homme. Qu'ils volent ou soient humains, les systèmes sensoriels doivent résoudre les mêmes problèmes, alors ils le font souvent dans le de la même manière.  »

Gallio est l'auteur correspondant de l'article. Michael H. Alpert, boursier postdoctoral dans le laboratoire de Gallio, et Dominic D. Frank, ancien doctorant. étudiant dans le laboratoire de Gallio, sont les co-premiers auteurs de l'article.

« Les ramifications d'un sommeil altéré sont nombreuses – tiredness, concentration réduite, mauvais apprentissage et altération d'une myriade de paramètres de santé – mais nous ne comprenons toujours pas complètement comment le sommeil est produit et régulé dans le cerveau et comment les changements des disorders externes peuvent influence sur la conduite du sommeil et la qualité « , a déclaré Alpert.

L'étude, un effort de collaboration depuis de nombreuses années, a été réalisée dans le laboratoire Gallio par une gamme de scientifiques à différentes étapes de leur carrière, allant des étudiants de leading cycle au chercheur principal.

« Il est very important d'étudier le cerveau en motion », a déclaré Frank. « Nos résultats démontrent l'importance des études fonctionnelles pour comprendre remark le cerveau régit le comportement. »

Dans l'ensemble, l'étude s'est fortement appuyée sur la capacité d'étudier à la fois l'activité des neurones et le rôle de ces neurones sur le comportement. Pour ce faire, les chercheurs ont développé de nouveaux outils et utilisé une combinaison d'études fonctionnelles et anatomiques, d'approches de surveillance neurogénétique et comportementale pour mener ces expériences à la fois sur des mouches sauvages et transgéniques.