這項開(kāi)創(chuàng )性的發(fā)現,來(lái)自于密歇根州立大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家們對“暴露于昏暗和明亮光線(xiàn)下的”尼羅河草鼠(Nile grass rats,像人類(lèi)一樣,是晝行性的,晚上睡覺(jué))的大腦進(jìn)行的調查。
研究結果顯示,暴露于昏暗光線(xiàn)下的動(dòng)物海馬體(與學(xué)習和記憶有關(guān)的關(guān)鍵大腦區域)喪失了約30%的能力,并且在之前訓練過(guò)的空間任務(wù)方面表現不佳。相反,暴露于明亮光線(xiàn)下的大鼠在空間任務(wù)方面的表現有明顯改善。
該研究還證實(shí),先前暴露于昏暗光線(xiàn)的大鼠,在經(jīng)過(guò)一個(gè)月的休息后,再暴露于明亮光線(xiàn)環(huán)境下4周,大腦能力能夠完全恢復。
這一獲得美國NIH資助的研究首次證明,在人類(lèi)正常經(jīng)歷范圍內的環(huán)境光線(xiàn)變化會(huì )導致大腦的結構改變。
參與該研究的Antonio A. Nú·ez教授解釋道到:“當我們將大鼠暴露在模擬‘中西部冬季陰天或典型的室內照明’的昏暗光線(xiàn)下,這些動(dòng)物在空間學(xué)習方面表現出了缺陷。這類(lèi)似于,當在購物中心或電影院待了幾個(gè)小時(shí)后,人們會(huì )在繁忙的停車(chē)場(chǎng)找不到他們的車(chē)。”
背后機制
進(jìn)一步研究顯示,持續暴露在昏暗光線(xiàn)下會(huì )導致一種叫做腦源性神經(jīng)營(yíng)養因子(brain derived neurotrophic factor)的物質(zhì)顯著(zhù)減少。該物質(zhì)實(shí)際上是一種肽,能夠幫助維持海馬體和樹(shù)突棘(dendritic spines)中健康的連接(connections)和神經(jīng)元,或者允許神經(jīng)元“互相交流”的連接。
論文的第一作者Joel Soler說(shuō):“由于建立的連接變少,導致了依賴(lài)于海馬體的學(xué)習和記憶表現下降。換句話(huà)說(shuō),昏暗的光線(xiàn)會(huì )導致‘傻瓜’產(chǎn)生(Dim lights are producing dimwits)。”
研究意義
研究中,科學(xué)家們還獲得一個(gè)有趣的發(fā)現:光線(xiàn)并不是直接影響海馬體,也就是說(shuō),當穿過(guò)眼睛后,光線(xiàn)首先作用于大腦中的其他部位。Soler等正在調查嚙齒動(dòng)物大腦中的一個(gè)潛在位點(diǎn)——下丘腦中的一組神經(jīng)元,它們能產(chǎn)生一種影響大腦各種功能的肽——orexin。
他們非常關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題是:如果提高暴露于昏暗光線(xiàn)下的大鼠的orexin水平,它們的大腦能否“在不重新暴露于明亮光線(xiàn)的前提下”就恢復正常。
研究者們認為,該項目可能會(huì )對老年人和青光眼、視網(wǎng)膜退化或認知障礙患者產(chǎn)生影響。舉例來(lái)說(shuō),對于患有眼疾,不能接收太多光線(xiàn)的人,我們能否通過(guò)直接操縱大腦中的這組神經(jīng)元,為他們提供與暴露于明亮光線(xiàn)所能獲得的相同的益處。另一種可能性是,通過(guò)這種調節,來(lái)改善老年人群和神經(jīng)障礙患者的認知功能。
參考資料:
Dim light may make us dumber
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