一組研究人員確定了光影響小鼠情緒和學(xué)習(xí)的神經(jīng)通路。

其實(shí)很長一段時(shí)間里，科學(xué)家們都認(rèn)為光對于人體的影響重大，比如冬季日光時(shí)間減少，會導(dǎo)致抑郁情緒增多，這是晝夜節(jié)律中斷的間接后果，但是其中的機(jī)制，科學(xué)家們尚不清楚。

來自美國NIH的研究人員發(fā)現(xiàn)了光敏視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(intrinsically photosensitive retinal ganglion cells，ipRGCs)的作用新機(jī)制，為光影響情緒和學(xué)習(xí)所需的神經(jīng)基礎(chǔ)提供了新的見解。

2017諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了發(fā)現(xiàn)“調(diào)控晝夜節(jié)律的分子機(jī)制”的三位科學(xué)家，他們的發(fā)現(xiàn)解釋了植物、動物和人類是如何適應(yīng)自身的生物節(jié)律并與地球的轉(zhuǎn)動保持同步。

在晝夜節(jié)律和生物鐘機(jī)制中，光扮演了重要的角色，比如研究人員曾發(fā)現(xiàn)黑視素能吸收光并引發(fā)一種使細(xì)胞給大腦發(fā)出光信息的生化級聯(lián)反應(yīng)。通過這些信號，ipRGCs能夠根據(jù)日出日落校準(zhǔn)身體律節(jié)。這種生理節(jié)律控制著警戒、睡眠、激素產(chǎn)生、體溫和器官功能。

但是，在2012年，約翰霍普金斯大學(xué)的時(shí)間生物學(xué)家SamerHattar等人發(fā)現(xiàn)，即使睡眠和晝夜節(jié)律不受干擾，光線也可以提高小鼠的情緒評分和學(xué)習(xí)能力。

為了解這些影響，最新研究中，研究人員分析了最近發(fā)現(xiàn)的光受體，也就是ipRGCs，這種視覺細(xì)胞與視桿細(xì)胞和和視錐細(xì)胞不同，它們在圖像形成中不起作用。

“解剖學(xué)數(shù)據(jù)表明[細(xì)胞]可以直接影響幾個(gè)涉及情緒和學(xué)習(xí)功能的大腦區(qū)域，”文章作者表示。

但出乎意料的是，研究人員發(fā)現(xiàn)具有不同ipRGCs的轉(zhuǎn)基因小鼠消融顯示出兩種獨(dú)立的途徑來介導(dǎo)情緒和學(xué)習(xí)。一組ipRGCs投射到視交叉上核，一個(gè)投射到與晝夜節(jié)律功能相關(guān)的大腦區(qū)域。投射到視交叉上核(SCN)的ipRGCs介導(dǎo)光對學(xué)習(xí)的影響，與SCN的功能無關(guān)。另一方面，通過光的情緒調(diào)節(jié)需要SCN非依賴性途徑將ipRGC連接到先前未識別的丘腦區(qū)域，稱為周圍核(PHb)。PHb集成在具有情緒調(diào)節(jié)中心的獨(dú)特環(huán)路中，對于驅(qū)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(xué)的神經(jīng)心理學(xué)家LilyYan說，這些結(jié)果進(jìn)一步支持了一些光效應(yīng)的晝夜節(jié)律獨(dú)立性，這有助于闡明與某些光照條件相關(guān)的神經(jīng)精神疾病背后的機(jī)制。

原始出處：Fernandez DC, Fogerson PM, Lazzerini Ospri L, et al.Light Affects Mood and Learning through Distinct Retina-Brain Pathways. Cell. 2018 Sep 20;175(1):71-84.e18.