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首次证实!光线太暗会改变大脑结构,让我们“变傻”

2018/02/07 来源:生物探索
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导读
光线太暗不仅会影响视力,还会让我们“变傻”!近日,一项发表在Hippocampus杂志的研究中,科学家们证实,在昏暗的房间和办公室里待太久的时间,可能会改变大脑的结构,损害一个人的记忆和学习能力。


图片来源:Hippocampus(DOI: 10.1002/hipo.22822)

这项开创性的发现,来自于密歇根州立大学的神经科学家们对“暴露于昏暗和明亮光线下的”尼罗河草鼠(Nile grass rats,像人类一样,是昼行性的,晚上睡觉)的大脑进行的调查。

研究结果显示,暴露于昏暗光线下的动物海马体(与学习和记忆有关的关键大脑区域)丧失了约30%的能力,并且在之前训练过的空间任务方面表现不佳。相反,暴露于明亮光线下的大鼠在空间任务方面的表现有明显改善。

该研究还证实,先前暴露于昏暗光线的大鼠,在经过一个月的休息后,再暴露于明亮光线环境下4周,大脑能力能够完全恢复。

这一获得美国NIH资助的研究首次证明,在人类正常经历范围内的环境光线变化会导致大脑的结构改变。


图片来源:网络

参与该研究的Antonio A. Núñez教授解释道到:“当我们将大鼠暴露在模拟‘中西部冬季阴天或典型的室内照明’的昏暗光线下,这些动物在空间学习方面表现出了缺陷。这类似于,当在购物中心或电影院待了几个小时后,人们会在繁忙的停车场找不到他们的车。”

背后机制

进一步研究显示,持续暴露在昏暗光线下会导致一种叫做脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor)的物质显著减少。该物质实际上是一种肽,能够帮助维持海马体和树突棘(dendritic spines)中健康的连接(connections)和神经元,或者允许神经元“互相交流”的连接。


A study by Michigan State University neuroscience researchers (from left) Joel Soler, Lily Yan and Tony Nunez suggests that sustained exposure to dim lights may reduce brain capacity. Credit: Michigan State University

论文的第一作者Joel Soler说:“由于建立的连接变少,导致了依赖于海马体的学习和记忆表现下降。换句话说,昏暗的光线会导致‘傻瓜’产生(Dim lights are producing dimwits)。”

研究意义

研究中,科学家们还获得一个有趣的发现:光线并不是直接影响海马体,也就是说,当穿过眼睛后,光线首先作用于大脑中的其他部位。Soler等正在调查啮齿动物大脑中的一个潜在位点——下丘脑中的一组神经元,它们能产生一种影响大脑各种功能的肽——orexin。

他们非常关心的一个问题是:如果提高暴露于昏暗光线下的大鼠的orexin水平,它们的大脑能否“在不重新暴露于明亮光线的前提下”就恢复正常。

研究者们认为,该项目可能会对老年人和青光眼、视网膜退化或认知障碍患者产生影响。举例来说,对于患有眼疾,不能接收太多光线的人,我们能否通过直接操纵大脑中的这组神经元,为他们提供与暴露于明亮光线所能获得的相同的益处。另一种可能性是,通过这种调节,来改善老年人群和神经障碍患者的认知功能。

参考资料:

Dim light may make us dumber

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