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夜间光诱导负性情绪研究取得重大进展-兴安闺苑

作者:闺苑    来源:兴安闺苑灯泡官网    2020-06-10 16:24  点击数:

最近,来自中国科学技术大学生命科学学院和中国科学院脑功能与脑疾病重点实验室的薛天研究小组首次描述了介导夜间异常光诱导的抑郁样表型的神经回路的结构和功能。事实证明,夜间异常光,而不是节律或睡眠障碍,导致抑郁样行为,环路的兴奋性受到昼夜节律门控的调节,这首次解释了白天和夜晚光的相反情绪作用的内在机制。

相关的成果被命名为昼夜节律门控的小鼠夜间光诱导抑郁样行为的皮层下通路,并于6月1日在《自然神经科学》在线发表。

光是生命的基础。地球的生命形式在昼夜交替的光照条件下进化,并进化出一系列光感知和光调节的神经生理功能。除了图像视觉,它还包括一系列统称为“非图像形成视觉”的生理功能,如生物钟光调节、睡眠、畏光、瞳孔光反射、褪黑素表达等。在人类进化的数千万年中,有意义的夜间充足照明的存在仅仅是在工业革命后的一百年,而进化对于使人类适应这种人工光环境的变化来说已经太晚了。一系列公共卫生证据表明,人们长时间暴露在异常光线下会产生抑郁情绪和认知障碍,但我们对其潜在的神经机制知之甚少。

近年来,对光调节情绪的神经回路的研究成为热点。一项研究(费尔南德斯等。艾尔。Cell,2018)表明,长期碎片化的光和暗刺激可能通过视网膜向外周核(pHb)的投射诱发负面情绪。然而,光的干扰或节奏是否影响情绪仍不清楚,完整的光控制的情绪神经回路尚未被描述。更重要的是,阳光经常积极地调节人类的情绪(黄等。艾尔。Neuron,2019)。白天和黑夜的光是相互对立的,它们对情感的影响背后的原理一直是一个未解之谜。

为了回答上述问题,薛天的研究小组建立了一个夜间照明模型来模拟当前社会中的异常照明模式。蓝光照射持续3周,每天晚上9-11点持续2小时,可使小鼠表现出抑郁行为,而不干扰节律或睡眠。

非成像视觉功能被认为是由视网膜中的一种感光细胞——介导的,其不同于视锥杆细胞、感光视网膜神经节细胞(ipRGCs)——。通过使用杆状细胞、锥形细胞和缺乏ipRGC的转基因动物,研究小组发现ipRGC在局域网诱导的抑郁症过程中发挥了充分和必要的作用。

为了进一步揭示调节局域网的中央结构,研究小组发现ipRGCs被投射到pHb。pHb受损后,小鼠的情绪相关行为不再受局域网的影响。同时,光遗传激活的ipRGC对pHb的投射也能诱导小鼠产生抑郁样表达。这些结果充分验证了pHb是一个重要的环路节点,它是局域网的中介。进一步的环研究发现,pHb的背侧部分(背侧pHb,dpHb)投射到伏隔核(NAc),而腹侧部分(腹侧pHb,vpHb)投射到内侧前额皮质(mPFC)。NAc是与奖赏密切相关的核心群体,而mPFC与情绪和高级认知密切相关。研究组通过AAV病毒工具分别抑制pHb对mPFC和NAc的输入。结果证实,只有通过抑制磷酸二氢钾钠的投射才能影响局域网的效果。与此同时,在三周内的特定夜晚,dpHb-NAc投射可以被直接激活,这可以独立于夜间光线诱发抑郁症状。这些证据揭示了投射在局域网诱发的负面情绪中的核心作用。

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