脑科学与脑医学学院郭方课题组在CurrentBiology发文，揭示下行神经元整合节律与光信号精准调控黎明觉醒的机制

来源：浙江大学时间：2025-03-23 16:35:43

在大自然昼夜更迭的节奏中，黎明时刻对昼行性生物而言尤为特殊。这一刻，环境光照与温度悄然变化，标志着夜晚的结束，也触发了生物体从沉睡到清醒的关键转折。长期以来，神经科学家们致力于破解这一谜题：生物体内的昼夜节律回路如何感知环境变化，并精确掌控觉醒的时机？特别是在黎明降临前，昼夜节律神经网络如何协调并放大觉醒信号，使其传遍整个大脑，从而驱动生物迎接新的一天？这一问题不仅关乎生物体对环境的适应能力，也揭示了节律神经回路如何塑造生命的日常节奏。

2025年3月18日，浙江大学脑科学与脑医学学院郭方课题组在《Current Biology》上发表了研究成果，论文题为《Regulation of pre-dawn arousal in Drosophila by a pair of trissinergic descending neurons of the visual and circadian networks》。该研究首次揭示了一类特殊的下行神经元DNp27如何整合生物钟信号与环境光温信号，精准调控果蝇在黎明前的觉醒行为，为理解睡眠-觉醒节律的神经调控提供了全新视角。

研究团队发现，DNp27神经元作为下行神经元（Descending Neurons），与节律神经元之间存在紧密的连接。为了深入解析这一现象，研究人员运用了多种研究技术：通过全脑电镜数据重构，精准描绘DNp27神经元的投射网络；结合活体双光子钙成像，动态捕获DNp27神经元的昼夜钙振荡特征及其对环境光温信号的编码机制；利用Flybox高精度睡眠监测系统，量化果蝇的觉醒行为。实验结果表明，DNp27神经元的钙活动水平呈现独特的昼夜节律模式：夜间达到峰值，白天逐渐下降。当研究人员沉默该神经元时，果蝇的晨间活动峰值显著提前；反之，激活该神经元则能有效抑制果蝇的自主运动，表明它在调控觉醒阈值方面起着关键作用。

图一 DNp27神经元昼夜活动规律、光响应机制及对行为的调控

进一步研究揭示，DNp27神经元的轴突广泛投射至果蝇脑的核心区域，可能调控全脑活动。DNp27通过分泌神经肽Trissin，特异性抑制果蝇对光信号的应答敏感性，确保黎明前的睡眠深度。这种双信号整合机制既保证了生物体对昼夜节律的内源性响应，又实现了对环境光变化的外源性适应，构成了一套精确调控觉醒时刻的“双重保险”。