在果蝇的大脑中，睡眠的控制依赖于一条本不该起作用的连接。两组时钟神经元确凿地相互通信：小型腹外侧神经元（s-LNv）释放神经肽sNPF，而它们较大的邻居l-LNv神经元携带受体，将这些信号转化为巩固的夜间睡眠。然而，果蝇大脑最精细的接线图显示，这两组神经元之间没有化学突触。控制睡眠的信号确实存在，发送它的标准通路却并不存在。7月30日发布在bioRxiv上的一篇预印本解开了这个矛盾：发送信号的神经元以三种方式广播信号，每种方式驱动一种不同的行为，分别来自其轴突末梢、来自其细胞体，以及通过称为细胞丝（cytoneme）的细长丝状伪足样突起，这些突起接触相邻神经元却不形成突触。
无处可去的末梢信号
神经生物学的默认假设是，神经元从轴突末梢释放神经肽，这些位点同时也是快速神经递质的工作场所，肽随后扩散到附近的靶标。在宽度不足一毫米的果蝇大脑中，扩散本该轻而易举。为了实时观察这一过程，研究使用了一种名为GRABsNPF1.0的荧光传感器，这种传感器经过工程改造，当sNPF与其受体结合时会发光，并在转盘共聚焦显微镜下表达于离体活体脑组织的时钟神经元中。对照实验表明，传感器对外源施加的sNPF呈剂量依赖性反应，而突变失活的版本则完全没有反应。
分子时钟驱动s-LNv末梢在上午中段爆发释放sNPF，这个时间点在该领域被称为ZT 3。在那个峰值时刻以及所有其他测试的时间点，传感器在l-LNv神经元处没有记录到任何信号，在s-LNv细胞体处同样没有。即使在昆虫微小的脑内，从末梢释放的肽也没有扩散到足以抵达需要它的细胞。
细胞体的广播
真正重要的信号出现在夜晚的尾声。在ZT 23，即开灯前约一小时，s-LNv细胞体处的细胞外sNPF升高，l-LNv胞体也随之作出反应。这个时间点意味深长：早前的研究表明，s-LNv胞体上的致密核心囊泡在ZT 23以依赖IP3的方式与细胞膜融合，这一过程与睡眠巩固有关，而新实验将这两个观察结果联系了起来。表达一种缓冲该信号的IP3海绵，或在发送细胞中敲低sNPF的产生，都会消除s-LNv和l-LNv胞体处的深夜信号。l-LNv神经元自身不产生sNPF，因此它们在细胞体检测到的肽只可能来自外部。
结论是，与睡眠相关的对话是胞体对胞体进行的。一个神经元的细胞体释放sNPF，接收神经元的细胞体将其接收，而末梢完全被排除在这场交换之外。
细胞丝之桥
细胞体之间的扩散并非全部真相，因为这两组神经元还会相互接触。来自三个电子显微镜连接组数据集，即Hemibrain、视叶连接组和雄性中枢神经系统连接组（均由FIB-SEM体数据构建）的重建结果显示，s-LNv和l-LNv胞体会长出细长的突起，长度可达约20微米，宽度仅为150至400纳米。在活体成像中，这些突起表现出高度的动态性，在数秒内伸展和回缩。它们携带致密核心囊泡，在突起内部进行胞吐，并带有肌动蛋白结合蛋白的标记，这些都是信号性丝状伪足的典型特征。它们符合细胞丝（cytoneme）的资格，与最初在果蝇发育组织中描述的那类突起相同；针对diaphanous（一种细胞丝生长所需的formin蛋白）的RNA干扰如预期那样使这些突起变短。
细胞丝之间的接触，正是传统连接组学所遗漏的东西。trans-Tango检测能够标记与目标细胞接触的任何神经元，结果在所检查的全部12个脑半球中都发现了s-LNv与l-LNv神经元之间的接触。在电子显微镜体数据中，这些接触是被胶质细胞包裹的直接膜对膜并置，内部有致密核心囊泡，ω形轮廓标志着囊泡融合。缺失的东西同样说明问题：没有T形条，没有突触后致密区，没有小而清亮的囊泡簇，也没有微管。按照标注突触所用的每一项标准，这些接触都无法被识别为突触。它们是真实的、直接的、与行为相关的接触，却对标准的连接组分析不可见。
三个区室，三种行为
这个神经元内部的分工非常清晰。在LNv神经元中敲低diaphanous（这会缩短其细胞丝）不会改变任何昼夜节律特征：总活动量、周期、节律性和晨间预期都保持正常，这与末端释放的PDF肽驱动昼夜节律行为的已知作用一致。由胞体sNPF主导的夜间睡眠行为也未受影响。发生变化的是睡眠潜伏期，即果蝇入睡所需的时间。这一效应在两个独立的RNAi品系及其插入位点对照组中都成立，无论是否表达该传感器。
细胞丝的效应也独立于sNPF信号。细胞特异性敲除sNPF受体减少了夜间睡眠，重现了该肽的已知作用，但未影响睡眠潜伏期。末梢、胞体和细胞丝各自掌管一种不同的行为：末梢的PDF调节昼夜节律计时，胞体的sNPF巩固夜间睡眠，而细薄的非突触桥梁调节入睡的速度。
意义何在
这些结果是一个尖锐的提醒：接线图并不等于整个大脑。连接组学旨在从突触连接解释行为，但果蝇的时钟神经元有相当一部分工作是通过接线图遗漏的渠道完成的：细胞体之间的肽扩散，以及不携带任何常规突触标记的细胞丝接触。这些发现意味着，连接组分析或许需要把肽能胞体的邻近关系与细胞丝接触纳入考量，才能解释行为。它们还扩展了人们对单个神经元的认识：它不是一个从单一位置发出单一信号的装置，而是一个能从不同地址广播不同信息的细胞，胞体负责睡眠，末梢负责计时，细薄的桥梁负责入睡的速度。
局限
有三点需要注意。这项工作是一篇预印本，尚未经过同行评审。研究是在果蝇中进行的，哺乳动物神经元是否使用类似细胞丝的接触进行类似的信号传递仍未得到验证。此外，用于探究细胞丝功能的diaphanous敲低是一种宽泛的扰动：它确实缩短了这些突起，但将行为归因于细胞丝，尽管在各品系间保持一致，仍建立在单一工具之上。
要点
在果蝇的时钟回路中，睡眠不是单一信号，而是一组组合：从细胞体广播的肽巩固夜间睡眠，在末梢释放的肽调节昼夜节律计时，而膜质的非突触桥梁决定入睡的速度。神经元主要在突触处通信的标准观点并没有错，只是不完整。下一代大脑图谱或许需要画出那些看起来不像连接的连接。
婷 翻译
来源
Klose MK, Rivlin PK, Bulgari D, Kim J, Gregg SN, Xia X, Li Y, Schmidt BF, Deitcher DL, Levitan ES.《Adult Clock Neuron Somatic Neuropeptide Release and Cytonemes Regulate Sleep》。bioRxiv预印本，2026年7月30日发布。DOI: 10.64898/2026.07.27.741016。尚未经过同行评审。部分研究经费来自NINDS R01NS032385和NIMH R24MH114785。作者声明无利益冲突。