其實很長一段時間里,科學家們都認為光對于人體的影響重大,比如冬季日光時間減少,會導致抑郁情緒增多,這是晝夜節律中斷的間接后果,但是其中的機制,科學家們尚不清楚。
來自美國NIH的研究人員發現了光敏視網膜神經節細胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, ipRGCs)的作用新機制,為光影響情緒和學習所需的神經基礎提供了新的見解。。
2017諾貝爾生理學或醫學獎頒給了發現“調控晝夜節律的分子機制”的三位科學家,他們的發現解釋了植物、動物和人類是如何適應自身的生物節律并與地球的轉動保持同步。
在晝夜節律和生物鐘機制中,光扮演了重要的角色,比如研究人員曾發現黑視素能吸收光并引發一種使細胞給大腦發出光信息的生化級聯反應。通過這些信號,ipRGCs能夠根據日出日落校準身體律節。這種生理節律控制著警戒、睡眠、激素產生、體溫和器官功能。
但是,在2012年,約翰霍普金斯大學的時間生物學家Samer Hattar等人發現,即使睡眠和晝夜節律不受干擾,光線也可以提高小鼠的情緒評分和學習能力。
為了解這些影響,最新研究中,研究人員分析了最近發現的光受體,也就是ipRGCs,這種視覺細胞與視桿細胞和和視錐細胞不同,它們在圖像形成中不起作用。
“解剖學數據表明[細胞]可以直接影響幾個涉及情緒和學習功能的大腦區域,”文章作者表示。
但出乎意料的是,研究人員發現具有不同ipRGCs的轉基因小鼠消融顯示出兩種獨立的途徑來介導情緒和學習。 一組ipRGCs投射到視交叉上核,一個投射到與晝夜節律功能相關的大腦區域。投射到視交叉上核(SCN)的ipRGCs介導光對學習的影響,與SCN的功能無關。 另一方面,通過光的情緒調節需要SCN非依賴性途徑將ipRGC連接到先前未識別的丘腦區域,稱為周圍核(PHb)。 PHb集成在具有情緒調節中心的獨特環路中,對于驅動光對情感行為的影響是必要且充分的。
“我們驚呆了,它們完全可以分離,”Hattar說。
密歇根州立大學的神經心理學家Lily Yan說,這些結果進一步支持了一些光效應的晝夜節律獨立性,這有助于闡明與某些光照條件相關的神經精神疾病背后的機制。
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