落日的漂亮的顏色可能并不僅僅是一副美景,可能是身體的一個信號“到了該重置我們生物鐘的時候了”。生物的鐘聲支配著身體的一切,從睡眠模式到消化模式。一項在老鼠上新的研究顯示,這些小的齲齒動物利用光線顏色的變化去設置他們自己的生物鐘。科學家們期望這個結果也可以適用于人類。
雖然來自加州大學圣克魯斯分校的生化學家Carrie Partch并沒有參與該研究。他仍然評價道:“我認為這項工作讓我們開啟了這個領域的研究,讓我們開始認識到生物鐘的環境適應性”。
科學家們很早便已經知道光線在管理生理節奏中起的作用,那就是讓生命的潮汐與一天24小時相同步。但是他們不清楚不同性質的光線,例如光的顏色與亮度對于生物鐘的影響。“作為一個常識,人們通常認為生物鐘以某種方式測量外界世界中光的數量”,這項研究的作者,英國曼徹斯特大學精神學家蒂姆布朗說道,“我們認為事實可能比這要復雜一些。”
為了找到答案,布朗和他的同事們有針對性研究了大腦中被稱為視交叉上核的一塊區域,這是一個脊椎動物常見的區域。在這個區域身體利用電學和化學節奏來保持生命節拍,這種節奏平均持續24個小時。研究小組想知道來自眼睛的顏色信號是否會到達視交叉上核,以及這些信息是否會影響到生物時間的調整。
布朗和他的同事們向小白鼠展示不同強度和顏色的光線,并測試了交叉上核神經元的電學顫動。在他們測試的神經元中,至少有四分之一對于光線的變化反應強烈,特別是在黃昏后天空中主要存在的短波長的藍色光。這意味著信號獲得通過,但這并不證明小鼠的內部時鐘受到了量化的影響。所以團隊構建一個“人造天空”——由一堆不同顏色的發光二極管置于冗長的方屏幕背后所組成,將這個人造天空放在老鼠籠子的上方來模仿有顏色變化的和沒有顏色變化的白天與黑夜。老鼠是夜間活動的,夜里的體溫處于峰值。當來自人造天空的自然顏色變化消失時,他們內部的生物鐘發生紊亂-與正常條件相比,體溫會提前30分鐘到達峰值。
為了確定這種溫度的變化的確是源于生物鐘的變化,研究人員檢測了人工天空實驗中老鼠的視交叉上核參切片。生物鐘有一個很酷的現象,”布朗說,“當你把它從一個動物體中取出并放在培養皿中,細胞依然在放熱。通過測量特定切片中的放熱速率,研究者們可以估算出生物鐘的運行是否加快或者變慢。從那些沒有看到顏色變化的老鼠身上取出的細胞會明顯落后于看到顏色變化的,這也確認了,體溫峰值的轉變是由于生物鐘的變化,研究團隊今天在《公共科學圖書館·生物學》上報道了這一研究成果。
布朗在這項研究工作中發現了了潛在的人類應用。他說,這開啟了增強現有的治療時差或者季節性抑郁障礙方法的可能性。一種治療時差的方法是利用一個燈箱,將旅行者浸入強光之中,來欺騙他的生物鐘。在那些光中添加顏色可能會帶來更好的結果,布朗說。甚至這個新發現可能改變我們對顏色視覺進化的理解。研究人員認為動物生活在一個烏云可以減少光的強度,但依然會讓陽光的顏色通過的世界中,這種設置生物鐘的方式可能是一個更好的選擇。
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