让灯光:光线如何影响我们的心情

如果您正在寻找如何符合人体生理学如何与环境所绑成的型物种进化的环境,则无需比我们的昼夜钟表更好。因为,我们的身体的内部环境受到24小时循环的管制,密切镜像地球在其轴上旋转的时间。此外,这些循环由外部环境的变化(例如,与该旋转相关的外部环境的变化(例如,日光波动)。实际上,这24小时周期调节从睡眠到新陈代谢率的一切,以激素释放,因此甚至在没有环境提示的情况下仍在继续。换句话说,即使你把一个人放在一个没有窗户的房间里,看看太阳升起和设置,没有时钟知道时间,他将保持有规律的昼夜节律近似24小时

然而,尽管昼夜节律持续存在于缺乏环境暗示的能力,但我们的身体时钟对外部环境中的光线非常敏感。它使用有关照明级别的信息来同步日光小时和夜间功能发生在日光小时内发生的昼夜生理功能。因此,环境中存在或不存在光可以表明,促进觉醒或睡眠系统是否应该被激活。以这种方式,环境光(或缺乏)变为可以导致启动生物功能阵列的重要信号。

它可能并不奇怪然后,在环境照度异常(例如,它是光当身体的时钟希望它是暗)可以对生理功能的一般破坏的效果。事实上,在光线照射水平意想不到的变化已经与睡眠障碍,认知违规行为,甚至是情绪障碍有关。许多这些问题被认为出现因缺乏昼夜节律和环境光之间的一致的;然而,现在的角色也被公认的光影响情绪直接的能力,而无需首先影响的昼夜节律。

光探测生理学

对于能够影响24小时时钟的光,必须首先向大脑传达有关环境中的光的信息。在非哺乳动物脊椎动物(例如鱼类,两栖动物)中,有眼睛的光感受器外能完成这个任务。例如,一些动物如蜥蜴在头部顶部的皮肤下方有一个光素区域。该区域中,有时被称为第三只眼,响应光的刺激,并将关于环境中的光的信息发送到参与调节昼夜节律的大脑的区域。

然而,在人类和其他哺乳动物中,眼睛似乎是用于携带关于光到大脑的信息的主要装置 - 即使当在图像形成过程中不使用该信息时也是如此。一些事实失明患者都能够保持昼夜节律和昼夜显示相关的生理变化响应于光刺激表明,用于检测非图像形成功能的光的视网膜机制可能涉及除传统的感光体之外的细胞(即棒和锥体)。虽然到大约十年前,但据认为,杆和锥是视网膜中唯一的光素细胞,现在认为可能存在第三类光接收细胞。这些细胞称为本质上光接收的视网膜神经节细胞(IPRGC),可以独立于杆和锥体响应光。他们被认为在有意识的景象和图像形成中具有有限的作用,但它们可能在向大脑传输有关环境光的信息时发挥重要组成部分。

ipRGCs项目大脑的不同区域被认为参与昼夜节律的协调,但他们最重要的连接到suprachiasmatic nuclei(scn)。SCN是发现的配对结构下丘脑每个含有约10,000个神经元。虽然与大脑的其他区域相比,10,000个神经元是相对较为壮观的数量,但这些组合的20,000个神经元构成了通常被称为身体的“主时钟”。通过涉及基因转录和抑制循环的巧妙机制(看这里有关此机制的更多信息,SCN的单元独立地显示昼夜活动模式,充当身体的可靠计时器。来自SCN到各种其他大脑区域的预测负责协调整个大脑的昼夜活动。

虽然SCN中的细胞能够自己维护昼夜节律,但它们需要来自外部环境的信息,使其振荡活动与太阳日相匹配。这是IPRGC的输入进入的地方;提供了大部分此输入通过直接从视网膜行进到SCN的途径叫做Retinohypothalamic arract.。这条道用途谷氨酸信令当在外部环境光,以通知SCN,确保SCN活性在昼夜相当存在本日光。

因此,有一种复杂的机器,负责在24小时的时间表中保持生理活动,并将昼夜循环与外部世界中真正发生的事情相匹配。然而,当这种机器的操作以某种方式中断时,它可以有助于各种问题。

轻微对情绪的间接影响

大脑已经演变出了许多机制,使昼夜节律仍然与太阳日同步。然而,当外部环境中的照明时间的时间快速变化时,这可能导致昼夜节律的去异步。这种去同步似乎对认知和情绪产生了破坏性影响;因此,这些效果被描述为光线情绪的间接影响,因为光必须首先影响昼夜节律,这反过来影响心情。

传输人员旅行和班次工作

在快速的传播者旅行期间发生这种类型的昼夜昼夜破坏的例子,例如从纽约飞往加利福尼亚州。交叉多时区导致身体的时钟与太阳日变得不安;在从纽约飞行到加利福尼亚州的案例,身体将期望太阳在新时区实际上才能下降三个小时。这可能导致一个俗称射流滞后的条件,但是通过暗示昼夜戒断的术语,医学上称为:解除同步或昼夜节律。

传输人员旅行可能导致许多认知和身体症状。睡眠障碍之后很常见,和其他一样情绪扰乱,如烦躁和疲劳。像头痛一样的身体投诉也经常发生,研究发现了接受的个人随后显示出的传输行程降低了物理性能和耐久性。传统的旅行甚至被发现延迟排卵并破坏月经周期在女性。一项研究找到了航空公司谁暴露于传输行程四年的认知性能赤字,建议在射流滞后可能对认知可能存在累积效果。

暴露在夜间高强度光照下的个体(如上夜班的人)也会出现类似的认知和生理功能紊乱。那些在夜间醒来并试图在白天睡觉的人一般体验睡眠障碍该关联与认知缺陷乃至抑郁症状。由于换档工作引起的持续睡眠/唤醒周期中断的长期影响涉及各种负面结果,包括癌症的风险增加

季节性情绪失调

在抑郁症的某些情况下,症状开始表现为白天成为秋季和冬季短。这时往往症状春天或夏天减少,每年重新发生。这种类型的抑郁症状季节性振荡被称为季节性情感障碍(悲伤),并且昼夜节律被假设为痛苦的核心。关于的领先假设病因学悲伤建议它与昼夜节律引起的昼夜节律的去同步有关。

根据这一假设,在悲伤的昼夜节律的患者中,当太阳在冬季后来时,受到轻微的影响。然而,一些循环(如睡眠 - 唤醒循环)并没有以相同的方式延迟,导致生物节奏和SCN的昼夜振荡之间的去同步。一种治疗令人遗憾的方法已经证明了承诺暴露患者明亮的人工光线,早上。这意味着模仿春夏的早晨曝光患者的类型,并且可能会转移他们的昼夜节律(通过视网膜蛋白质传染 - 见上文)来重新获得同步。的确,研究发现明亮的光疗法与氟西汀(Prozac)一样有效治疗悲伤患者。

光明对情绪的直接影响

在到目前为止讨论的实施例中,假设光曝光以导致由于它可以在昼夜节律上具有的效果导致情绪的变化。然而,它也认识到,光线暴露可能能够直接改变认知和情绪。这些效果的机制仍然很清楚,但阐明它们可能会进一步帮助我们理解光线如何涉及情绪障碍。

在这一领域的第一个研究发现,暴露于强光减少困倦,提高警觉性,提高精神运动警觉任务的表现。最近,已经观察到暴露于蓝色波长的光涉及执行功能的大脑的激活区域;另一项研究发现,暴露于蓝光波长光线增加了大脑杏仁核和下丘脑等区域的活动在加工情绪刺激期间。

虽然现在还不清楚是什么的一些大脑活动功能术语意味着这些直接影响,蓝色波长的光的潜在影响的认识,导致了如何睡前使用电子设备可能会影响睡眠的调查。结果耙对于我们这些谁是容易使用电脑,手机或电子阅读器领导到睡前:一最近的研究发现在床前几个小时内读取电子阅读器,难以入睡并在早上减少警觉性以及昼夜时钟时机的延迟。

因此,似乎光能够直接影响认知和情绪,并且效果可能令人惊讶地广泛。有趣的是,这些类型的效果在盲人的研究中也被观察到了,这表明光曝光(像间接影响)的直接影响可通过经由非图像形成在视网膜(例如ipRGCs)细胞发送的信息来触发。尽管这是一种途径,其中光可以影响情绪不影响第一昼夜节律,但是,有证据昼夜节律仍然可以主持的效果,如光的直接影响可能因所选的曝光发生一天中的时间

光的强大影响力

研究光对大脑的影响已确定在影响情绪和认知的曝光潜在的重要作用。但是,仍然有许多需要学习有关光能够发挥这些类型的效果的方式。尽管如此,研究这个重要地区的败露(没有双关语意)以前未考虑因素,情绪障碍的病因。此外,它已经开始提高认识的影响来看,即使是在像睡前使用电子设备看似无害的活动可能有。当考虑一个角色的阳光是如何重要,我们的物种的生存出场,这是有道理的,我们的身体的功能是如此紧密地与太阳日的时间交织在一起。也许令人惊讶的是,人工照明的出现使我们相信我们可以克服这种关系的影响。最近的研究,但是,表明我们的日光连接功能更强大,比我们想象的。

队,T.,Fernandez,D.,&Hattar,S。(2014)。光作为昼夜节律的中央调制器,睡眠和影响自然评论神经科学,15(7),443-454 DOI:10.1038 / nrn3743