PNAS：光线对情绪影响的大脑通路机制

对连接视网膜中光敏细胞和大脑皮层区域(与情绪和认知有关)的神经通路的进一步了解，对情绪障碍治疗的发展具有重要意义。

　　

从不同季节日光的变化到工作场所人工照明的选择，很明显，一个人所遇到的光线的数量和质量会显著影响情绪。

现在，布朗大学的科学家们认为他们知道原因了。

在《美国国家科学院院刊》上发表的一项新研究中，研究团队使用功能性核磁共振成像技术揭示了光强度信号如何到达大脑，以及与情绪有关的大脑结构如何处理这些信号。研究表明，大脑皮层中涉及认知加工和情绪的部分区域对光线强度表现出敏感性。

该研究的主要作者、该大学卡尼脑科学研究所下属的布朗大学神经科学教授杰罗姆·萨恩斯(Jerome Sanes)说，这一发现对理解季节性情绪障碍和重度抑郁症等情绪问题以及如何治疗它们具有意义。

“识别这条通路并理解它的功能可能会直接促进抑郁症治疗方法的发展，无论是通过药理操作，还是对通路的选定节点进行非侵入性的脑刺激，或者使用针对性的强光疗法，”塞内斯说。

这项研究的共同作者、布朗大学的神经科学教授大卫·伯森(David Berson)在2002年发现了眼睛中特殊的感光细胞，他的研究结果建立在此前的研究基础上。与视杆细胞和视锥细胞不同，这些“本质上对光敏的视网膜神经节细胞”不参与所谓的“物体视觉”或“形态视觉”，但主要功能是感知光的强度。

先前的一些研究(部分由Berson完成)发现，一些动物具有调节情绪的神经通路，将这些感光视网膜细胞与涉及情绪障碍的前额叶皮层区域联系起来。Sanes说，这项新研究的目的是确定人类是否存在类似的通路，以及他们是否能找到证据证明这种通路在功能上与感光视网膜神经节细胞相似。

为了确定光强度编码通路是否调节了人类的前额叶皮层，研究人员使用功能性核磁共振成像(MRI)来探索20名健康成年人的全脑激活模式。

根据Sanes的说法，在一个相对简单的实验中，参与者通过护目镜观察四种不同程度的光强度，这种护目镜会扩散光线，消除视觉形状、颜色和环境中的其他物体。参与者观看从暗到亮的光强度，每次30秒。为了让他们保持警觉，他们同时进行了一项听觉任务，要求他们说出两种音调的区别。

通过评估运动过程中拍摄的功能性磁共振成像，研究人员确定了26个人脑区域，这些区域的活动随着光线强度的变化而减少或增加。这种“luxo张力相关激活”发生在大脑皮层、不同的皮层下结构和小脑中，包括与视觉图像形成、运动控制、认知和情绪相关的功能区域。

他们发现，光抑制前额叶皮层的活动与光的强度成正比。在前额叶皮层的光诱发反应和他们的改变，通过预先的光暴露类似的反应本质上敏感的视网膜神经节细胞。

众所周知，环境光线的变化不一定与形状或物体视觉有任何关系，但会影响各种基本功能，如昼夜节律、视觉反射、情绪和可能的认知处理，塞内斯说。然而，目前还不清楚这些光强信号是如何到达人脑的相关区域的。

在这项研究中，研究人员表明，人类大脑的前额叶区域有光敏信号，而这些信号与本质上光敏的视网膜神经节细胞相似——Sanes说，这两者结合起来可能解释了光强度对复杂的情绪和认知行为的影响。

“我们的研究结果提供了光照和前额叶皮质介导的认知和情感反应之间的功能联系，”塞恩斯说。

塞内斯说，下一个合乎逻辑的问题是，光线如何影响季节性情绪障碍或重度抑郁障碍等情绪障碍患者的这些相同的大脑通路和区域。

“这与未被诊断为这些疾病的健康对照组相比如何?””他问道。“光是激活相同的区域吗?如果是的话，这些区域对光是激活的敏感度是高还是低?”效果的差异有多大?这是一个正在进行的研究领域，”他说，并补充说，这些答案可能会为情绪障碍治疗的发展提供信息。

布朗大学神经科学系和卡尼脑科学研究所的迈克尔·沃登(Michael Worden)以及耶路撒冷希伯来大学的研究人员也对这项研究做出了贡献。

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Luxotonic signals in human prefrontal cortex as a possible substrate for effects of light on mood and cognition