研究表明，光不仅仅是视觉重要 - 它直接影响情绪和学习。在一项新研究中，国家精神卫生研究所(NIMH)的研究人员追踪了负责光线对学习和情绪影响的大脑通路。研究结果显示，这些影响是由视网膜进入大脑的两种不同且不同的途径引起的。这些途径之一包括丘脑中先前未识别的神经元簇(称为细胞核)，其是负责将感觉信息传递到其他脑区域的大脑的一部分。

“这项工作最终指定了一个大脑区域，光线可以对情绪产生影响，为光疗法治疗人类抑郁症的积极效果提供证据，”研究作者兼科长的Samer Hattar博士说。 NIMH的光和昼夜节律。

在哺乳动物中，通过几种称为光感受器的感觉细胞在视网膜中检测到光。最常被识别的光感受器称为视杆和视锥细胞。但除此之外，还有一组被称为固有光敏视网膜神经节细胞(ipRGCs)的细胞，这些细胞对天然敏感并且可以检测光。来自ipRGC的神经连接提供用于非成像视觉功能的信息，例如涉及昼夜节律光照制品(动物内部身体时钟的训练和与光明和黑暗时期相对应的生物过程)和睡眠调节的信息。

虽然研究人员在2012年发现光对学习和情绪的影响始于ipRGCs的视网膜，对这些影响发生的大脑通路一无所知。在这项研究中，研究人员试图从ipRGCs开始，更好地了解大脑通路，从而导致光对学习和情绪的影响。ipRGCs投射的一个主要领域是大脑的一部分，称为视交叉上核(SCN)，其中包含一个中心起搏器，可协调全身的昼夜节律相关功能。因此，研究人员有兴趣研究这种结构作为他们对这些视网膜脑通路的研究的一部分，因为根据Hattar博士的说法，“以前的研究表明，SCN可以对学习以及其他功能产生重大影响。 ”

研究人员检查了遗传改变的小鼠，以便刺激SCN的ipRGCs存活，但那些投射到SCN以外的地方的小鼠则没有。研究人员暴露了这些小鼠，并且通常将未经改变的小鼠发育成正常的光照和黑暗周期或异常的光照和黑暗周期。然后对模拟学习和认知功能和情绪的几个任务测试小鼠。

光对学习和情绪影响的不同途径

当研究人员观察小鼠的学习和认知时，他们发现未改变的小鼠和遗传改变的小鼠在正常光照条件下都表现出正常行为，在异常光照条件下表现出异常行为。这些研究结果表明，从ipRGCs到SCN的途径足以使光线影响学习和认知。

当研究人员观察动物的情绪反应时，他们发现未经改变的小鼠和遗传改变的小鼠在暴露于正常光照条件下时的情绪反应没有差异;然而，当这些小鼠暴露于异常光照条件下时，未改变的动物表现出改变的情绪反应，而遗传改变的动物则没有。这些发现表明，从ipRGC到SCN以外区域的途径是驱动基于光的情绪调节所必需的。

研究人员随后致力于确定SCN之外的大脑通路，这些通路负责光线对情绪的影响。他们关注的是丘脑背侧区域 - 以前称为周围区域(PHb)的区域。该区域已被证明可从视网膜接收信息并包含生物钟。研究人员发现，从视网膜到PHb的连接完全由ipRGCs组成。

他们还发现，PHb连接到前额皮质的部分，涉及情绪调节，以及涉及情感 - 情绪处理的其他大脑区域。值得注意的是，长期激活生活在正常光照条件下的动物中的PHb引起情绪改变，而生活在异常光照条件下的动物中抑制该区域则减弱了情绪变化。该研究结果将丘脑中的这一区域确定为新认识的依赖于光的情绪中心，该中心特定于ipRGCs的光输入。

“以前，人们认为与日间变化相关的情绪变化先于学习问题，”Hattar博士说。“在这里，我们表明学习和情绪变化对光的反应需要在啮齿动物中完全不同的视网膜脑回路，并且有一个专用的丘脑区域可以调节光线对情绪的影响。”

要了解更多信息，请查看Cell杂志在线发布的有关该研究的报道。