คณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น (NU) ได้ทำการศึกษาแมลงหวี่โดยค้นพบวงจร “เทอร์โมมิเตอร์” ของเซลล์ประสาทที่ถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิความเย็นภายนอก จากหนวดไปจนถึงสมองส่วนบนของแมลงหวี่ ซึ่งอาจอธิบายถึงสาเหตุที่ทำให้การตื่นนอนในช่วงฤดูหนาวเป็นเรื่องยากสำหรับทั้งแมลงหวี่และมนุษย์

คณะวิจัยได้พัฒนาเครื่องมือใหม่และใช้การผสมผสานระหว่างการศึกษาเชิงหน้าที่และเชิงกายวิภาค, วิธีการสังเกตทางระบบประสาทและพฤติกรรม ในการทดลองดังกล่าวในแมลงหวี่สายพันธุ์ป่าและแมลงหวี่ที่ถูกดัดแปลงพันธุกรรม

เมื่อคณะวิจัยระบุตัวเซลล์ประสาทเหล่านี้ได้ จึงทำการติดตามว่ามันเดินทางไปถึงเป้าหมายใดในสมอง และค้นพบว่าเซลล์ประสาทที่เป็นตัวรับหลักๆ ของข้อมูลนี้ เป็นกลุ่มเซลล์ประสาทสมองขนาดเล็ก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายสมองขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่ควบคุมจังหวะการเคลื่อนไหวและการนอนหลับ โดยเมื่อวงจรความเย็นที่เซลล์เหล่านี้ตรวจพบเริ่มมีการเคลื่อนไหว เซลล์เป้าหมาย ซึ่งปกติจะเกิดปฏิกิริยาตอบสนองเมื่อได้รับแสงยามเช้าจะถูกปิดลง

มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่สุขสบายและแสวงหาอุณหภูมิในอุดมคติอย่างต่อเนื่อง โดยเหตุผลส่วนหนึ่งเป็นเพราะอุณหภูมิของอวัยวะส่วนแกนกลางของร่างกาย (เช่น หัวใจ ปอด หรืออวัยวะในช่องท้อง) และอุณหภูมิของสมองของคนนั้นเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการโน้มนำให้นอนหลับและการผดุงการนอนหลับให้ต่อเนื่อง ขณะเดียวกันการเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาลของแสงในเวลากลางวันและอุณหภูมิ ก็ยังมีความเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับการนอนหลับอีกด้วย

“การสัมผัสอุณหภูมิเป็นหนึ่งในสิ่งเร้าขั้นพื้นฐานที่สุด” มาร์โก กัลลิโอ (Marco Gallio) รองศาสตราจารย์ด้านประสาทชีววิทยาของวิทยาลัยศิลปะและวิทยาศาสตร์ไวน์เบิร์ก (Weinberg College of Arts and Sciences) แห่งมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์นกล่าว “ตรรกะและการจัดการอย่างเป็นระบบ คือองค์ประกอบสำคัญที่เราค้นพบในสมองแมลง ซึ่งอาจเหมือนกันกับในมนุษย์ ไม่ว่าจะในแมลงหวี่หรือในมนุษย์ ระบบรับความรู้สึกจำเป็นต้องแก้ปัญหาเดียวกัน ดังมันจึงมีการตอบสนองในแบบเดียวกัน”

“ผลเสียจากการนอนหลับไม่เพียงพอนั้นมีจำนวนมาก อาทิ รู้สึกเหนื่อยล้า มีสมาธิลดลง ประสิทธิภาพในการเรียนรู้ลดลง และการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่เกิดขึ้นกับมาตรวัดทางสุขภาพหลายประการ อย่างไรก็ตามเรายังไม่เข้าใจอย่างครบถ้วนว่าสมองสามารถก่อให้เกิดการนอนหลับและควบคุมการนอนหลับได้อย่างไร รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมภายนอกนั้นสามารถส่งผลกระทบต่อความต้องการนอนและคุณภาพของการนอนหลับได้อย่างไร” ไมเคิล เอช อัลเพิร์ต (Michael H. Alpert) นักวิจัยหลังปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยฯ กล่าว

ทั้งนี้ การศึกษาครั้งนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารเคอร์เรนท์ ไบโอโลจี (Current Biology) เมื่อวันพฤหัสบดี (21 พ.ค.)