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新发现的神经通路处理急性光影响睡眠

伊利诺伊州埃文斯顿 - 为了检查时间或浪费时间,人们经常在半夜醒来后看着他们的智能手机。

虽然这种急剧的光线爆发确实使得重新入睡更加困难,但西北大学的一项新研究表明它不会干扰身体的整体昼夜节律。

研究人员首次直接测试了大脑如何处理短脉冲光以影响睡眠。他们发现大脑的不同区域是短脉冲与长期暴露于光线的原因。这一发现挑战了人们普遍接受的,长期以来的信念,即所有的光信息都通过大脑的视交叉上核(SCN)传递,这会使身体的睡眠/觉醒周期同步。

“在广泛使用电力之前,我们对光明和黑暗的曝光是以一种非常可预测的模式发生的,”负责这项研究的西北大学的蒂芬妮施密特说。“但光变得非常便宜。我们都有智能手机,屏幕非常明亮。我们都在一天的错误时间曝光。了解这些不同类型的光信息是如何传播的变得越来越重要到了大脑。“

该论文将于7月23日在eLife期刊上发表。Schmidt是西北大学Weinberg艺术与科学学院的神经生物学助理教授。该研究是与Fred Turek的实验室,Weinberg的Charles和Emma Morrison神经生物学教授以及国家精神卫生研究所的部门负责人Samer Hattar合作进行的。

光进入眼睛后,称为本征光敏视网膜神经节细胞(ipRGCs)的特化神经元将光信息传递给大脑。在西北大学的研究之前,研究人员普遍认为,所有的光信息都通过SCN,这是一个密集的下丘脑区域,被称为身体的“昼夜节律起搏器”。

施密特说:“光信息进入SCN,这就是将所有身体的时钟与光/暗循环同步的内容。”“这个主要起搏器确保一切都在同步。”

为了进行这项研究,施密特和她的团队使用了一种转基因小鼠模型,该模型只有ipRGCs投射到SCN - 但没有其他大脑区域。因为老鼠是夜间活动的,所以当暴露在光线下时它们就会入睡。然而,实验中的小鼠在夜间暴露于短脉冲光时保持清醒。老鼠的体温也与睡眠有关,也没有对短期光线做出反应。

小鼠维持正常的睡眠/觉醒周期和体温正常节律,表明它们的整体昼夜节律保持完整。这有助于解释为什么一夜不安的睡眠和智能手机凝视可能会使第二天感到疲倦,但对身体没有长期影响。

施密特说:“如果这两种影响 - 急性和长期光线照射 - 是通过相同的途径驱动的,那么每次轻微的光照都会冒着完全改变我们身体昼夜节律的风险。”

现在研究人员知道光响应系统遵循多种途径,施密特表示需要做更多工作来绘制这些途径。首先,仍然不知道大脑的哪个区域负责处理急性光。

在了解更多信息之后,研究人员可能会了解如何优化光照以提高需要者的警觉性,例如护士,轮班工人和急救人员,同时减轻昼夜节律大规模转变的有害影响。

施密特说:“一天中错误时间的光被认为是一种致癌物质。”“我们希望人们在暴露在光线下时能够保持警觉,而不会产生与昼夜节律变化相关的健康风险,例如糖尿病,抑郁症甚至癌症。”

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