《Phytochemistry Letters》：Blue Light Exposure Mitigates Vibration Noise-Induced Anxiety by Enhancing Serotonin Levels
编辑推荐：
长期低频振动暴露导致斑马鱼焦虑行为及皮质醇、去甲肾上腺素水平升高，455 nm蓝光暴露可显著降低焦虑相关指标并提升血清素水平，揭示蓝光通过神经内分泌机制缓解振动应激的潜在机制。
霍龙飞|苗晓静|任一|张旭然|傅琪琪|杨家丽|刘木青
复旦大学信息科学与技术学院，上海，200433，中国
摘要
长期暴露在振动和嘈杂环境中已被证明会促进焦虑症的发展。在疾病的早期阶段，通常不会进行药物治疗，这可能导致焦虑症状不受控制地恶化。在本研究中，我们发现每天暴露于低频振动1小时会显著增加斑马鱼的焦虑行为，其中100 Hz的频率效应最为明显。行为分析表明，蓝光照射可以显著缓解由振动引起的焦虑。进一步的生理测量显示，振动和噪音暴露会显著提高斑马鱼体内的皮质醇和去甲肾上腺素水平。相比之下，长期暴露于455纳米的蓝光会显著增加血清素水平并降低去甲肾上腺素浓度，从而对抗焦虑状态。这些发现表明，455纳米的蓝光可能是一种有效、简单、可适应且相对安全的策略，用于预防或缓解由长期振动和噪音引起的焦虑。
引言
焦虑症是一种普遍存在的心理健康问题，受个体生物学特征和社会心理因素的复杂相互作用影响。尽管如此，这些疾病的精确机制仍不清楚[1,2]。研究表明，长期暴露在嘈杂环境中会引发焦虑症[3]。长期暴露于低频（30-100 Hz）振动噪声会导致激素分泌紊乱，并伴有焦虑、易怒和疲劳等心理症状[4]。当焦虑症被明确诊断后，通常会开具药物治疗，这些药物通常通过作用于抑制性突触的化学物质来抑制神经递质[5]。然而，在焦虑症发展的早期阶段，药物治疗可能不是最佳选择。相反，人们越来越关注更安全、更易获得的疗法。光疗在先前的研究中已被证明可以缓解情绪障碍，为早期焦虑管理提供了一种有前景的非药物方法[6]。
光被认为通过影响昼夜节律和神经内分泌系统来调节情绪状态。光激活含有黑视素的视网膜神经节细胞（ipRGCs），这些细胞将光信号传递到下丘脑的视交叉上核（SCN）[7]。通过这一途径，光调节与情绪调节相关的神经递质的合成和释放[8]。然而，尽管对光疗治疗抑郁症进行了大量研究，但其缓解环境诱导的焦虑的潜力仍很大程度上未被探索。
斑马鱼（Danio rerio）被广泛用作研究焦虑和其他神经行为障碍的宝贵模型生物。最近在斑马鱼中的研究表明，改变光照周期或夜间暴露于人工光（ALAN）会显著影响其运动活动和类似焦虑的行为。例如，Li等人报告说，暴露于短波长ALAN（约470纳米）的斑马鱼表现出增加的触觉趋向性和减少的游泳活动，这些效应会遗传给下一代[9]。同时，Zhang等人发现，长时间暴露于日光（18小时光照）会提高雌性斑马鱼的皮质醇水平并降低脑内血清素浓度，这与探索行为的延迟有关[10]。此外，Waalkes等人证明，不同的可见光谱波长会在斑马鱼幼体中引发不同的搜索行为反应，表明非视觉光感受器可能介导这些波长依赖的行为效应[11]。
尽管有这些发现，但很少有研究专门探讨特定波长的光如何调节斑马鱼因长期低频振动引起的焦虑，其背后的神经内分泌机制也尚未得到充分理解。
在本研究中，我们首先考察了在相同加速度下不同振动频率对斑马鱼类似焦虑行为的影响。然后，我们评估了在振动过程中暴露于不同功率的光波长对这些焦虑相关行为的影响。使用包括新型水箱测试、明暗箱测试[12,13]、社会互动测试和斑马鱼管道游泳测试[14,15]等已建立的行为范式来评估类似焦虑的反应。
随后，我们引入了两种创新的行为测试来进一步评估斑马鱼的类似焦虑状态。其中一种是斑马鱼社会互动测试，通过测量单个斑马鱼与同类相处的时间来评估社交焦虑；另一种是斑马鱼管道游泳测试，旨在直接量化游泳距离和速度。为了进一步验证我们的行为发现，我们测量了斑马鱼在长期振动压力下以及同时暴露于振动和光条件下的皮质醇、去甲肾上腺素和血清素水平。本研究旨在探讨特定波长的光是否会影响斑马鱼的激素分泌，以及这种暴露是否可以缓解由振动引起的焦虑。
部分摘录
动物和饲养条件
成年AB野生型斑马鱼（Danio rerio）购自上海嘉鱼水族馆，该水族馆是提供研究级斑马鱼的认证供应商。在实验室进行两周的适应和健康筛查后，选择了大小均匀（3-4个月大，长度2-3厘米）的健康个体，并保持1:1的雄雌比例以确保实验一致性。这些鱼被饲养在一个35升的水族箱中（图1A），每四天更换一半的水。
长期振动诱发类似焦虑的行为
首先，将斑马鱼随机分为四组（每组10条鱼），每组每天接受1小时的振动。第8天，在新型水箱中进行行为测试。第二周，斑马鱼被重新分配到新的组中，每组仍每天接受1小时的振动，随后在明暗箱中进行测试。在第二批实验中，斑马鱼再次被随机分配（每组10条鱼），每天的振动持续时间
讨论
先前的研究表明，超过20 Hz的强烈振动会对大脑产生有害影响。这种低频机械刺激会使动物长期处于慢性压力状态，常常导致焦虑和抑郁样状态的发展[18]。Park等人[19]使用逻辑回归分析报告称，暴露于职业噪音和振动的男性和女性经历焦虑症状的可能性显著增加，这表明
结论
总之，本研究表明，长期低频振动会可靠地诱发斑马鱼的类似焦虑行为并升高与压力相关的激素水平。暴露于455纳米的蓝光可以有效缓解这些效应，表明这是一种特定波长的非药物策略，可用于调节压力反应。除了确认这些行为和内分泌模式外，我们的发现还强调了基于光的干预措施的可行性，具有潜在的转化应用价值
数据共享声明
本研究中使用和/或分析的数据可应要求向相应作者索取。
CRediT作者贡献声明
霍龙飞：写作 – 审稿与编辑，撰写初稿，方法学，数据分析，概念构思。苗晓静：写作 – 审稿与编辑，数据分析。任一：写作 – 审稿与编辑，数据可视化。张旭然：写作 – 审稿与编辑，方法学。傅琪琪：写作 – 审稿与编辑，方法学。杨家丽：写作 – 审稿与编辑，数据分析。刘木青：写作 – 审稿与编辑，监督，资金获取，概念构思。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。
致谢
本研究获得了中山科学技术局的批准，授权号为210628154028210。
