清晨的光线照射使小鼠不那么沮丧

黑暗的冬天会引发一种称为季节性情感障碍的抑郁症。现在，研究人员认为他们已经发现了一种特定的光敏基因如何调节光（或不光）对情绪的影响。周期 1 (Per1) 是时钟基因之一，在人体昼夜节律的功能中起着关键作用。这项于 7 月 8 日发表在 PLOS Genetics 上的研究表明，清晨只需 15 分钟的强光脉冲就可以通过增加该基因在已知与情绪相关的大脑区域中的表达来缓解小鼠的抑郁行为。 .研究合著者、瑞士弗里堡大学的生物化学家乌尔斯·阿尔布雷希特 (Urs Albrecht) 在苏黎世读医科学生时首次对光照与情绪之间的联系产生了兴趣，并注意到在那里黑暗、多雾的冬天，他的情绪会更加抑郁.后来，在研究经期基因 Per1 的过程中，他阅读了一些报告，称在清晨接受光疗法治疗的季节性情感障碍 (SAD) 患者的情绪有所改善。 “实际上，人们知道这会有所帮助，但没有人明白为什么会这样，”阿尔布雷希特告诉《科学家》杂志。先前对小鼠的研究表明，眼睛视网膜中的光敏神经元与大脑的许多区域相连，包括视交叉上核、大脑的中央“时钟”和有助于调节情绪的外侧缰核。 Per1 时钟基因在视交叉上核和外侧缰核中均有表达。 Albrecht 及其同事想看看当小鼠在 12 小时/12 小时明暗循环的不同时间暴露于光时，该基因和相关基因在小鼠外侧缰核中的活性发生了什么变化，以及这是否与此相关随着小鼠行为的改变。在 12 小时黑暗期的早期（在 24 小时周期的第 14 小时），让小鼠接触强光脉冲对与抑郁情绪相关的行为没有影响，例如在放入盛有水的容器中游泳时不那么活跃：小鼠的行为与未暴露在光线下的小鼠相同。但是，在 12 小时黑暗期结束时（在 24 小时周期的第 22 小时，类似于光对人类产生有益影响的时间）将它们暴露出来，会减少这种绝望的行为活动。

接下来，研究小组观察了小鼠在第 22 小时（即光照循环开始前两小时）暴露在光照下时 Per1 基因的活性水平。他们发现，此时暴露在光线下的老鼠——接近黑暗周期的结束——增加了外侧缰核中的 Per1 活动，这与行为测试中情绪的改善有关。当动物在第 14 小时（黑暗循环开始后两小时）暴露于光下时，Per1 的表达没有改变。尽管小鼠是夜间活动的，但在黑暗周期结束时观察到光对 Per1 的影响。 Albrecht 说，之前的研究发现光介导的 Per1 基因表达诱导只发生在黑暗阶段，无论动物是白天还是夜间，但目前尚不清楚为什么会这样。研究人员还研究了外侧缰核中 Per1 活动增加对大脑其他两个区域的下游影响，即腹侧被盖区 (VTA) 和伏隔核，它们与外侧缰核一起调节所谓的中脑边缘的情绪。多巴胺能系统。 Albrecht 说，外侧缰核就像 VTA 和伏隔核的瓣膜或平衡器。 “它抑制或激活以保持 VTA 和伏隔核之间的平衡，从而使多巴胺得到很好的剂量，”被称为“感觉良好”的神经递质。随着 Per1 在侧缰核中的表达在黑暗周期结束时响应光而增加，VTA 中，尤其是伏隔核中的其他基因（但不是 Per1）的活性也发生了变化。 “如果你把光照射到这个外侧缰核，你基本上会影响平衡器，然后通过这种机制你可以影响其他大脑区域的神经递质水平——在 VTA 和伏隔核——从而间接影响情绪，”阿尔布雷希特说.对于未参与这项工作的俄亥俄卫斯理大学神经科学家 Chelsea Vadnie 来说，光对侧缰核中 Per1 表达的影响是这项研究中最有趣的发现。 “外侧缰核中第 1 期的增加似乎对于这种光脉冲在黑暗阶段后期的治疗效果很重要，”她说。

该研究还研究了光照对外侧缰核中 Per1 基因被关闭的小鼠的影响，并发现黑暗周期中早晚的光脉冲对情绪没有任何影响。 David Welsh 在加州大学圣地亚哥医学院研究生物钟和情绪障碍，但并未参与该研究，他说这篇论文很重要，因为它解决了光治疗益处的机制。与之前关于这个问题的研究相比，“本文对刺激采取了一种更具转化性、更直接的方法，即在黎明前几个小时提供刺激。 . .这与临床上用光疗法所做的非常相似，”威尔士说。虽然光疗法通常用于治疗季节性情感障碍，但威尔士说有新的证据表明它对非季节性抑郁症也有效。 Vadnie 推测，这些发现可能为针对侧缰骨中的 Per1 或表达受该区域影响的基因的新疗法打开大门，以模拟光的作用。阿尔布雷希特说，光的伟大之处在于它安全、易于管理且几乎免费，并且对大脑有显着影响。 “当你在特定时间获得光线时，它会产生积极的影响。”