要有光:光如何影响我们的情绪
/如果你想知道人类生理机能与人类进化所处的环境有多么复杂的联系,你只需要看看我们的生物钟。因为,我们身体的内部环境是由24小时的周期调节的,这与地球绕地轴旋转一次的时间非常相似。此外,这些周期是由与该周期相关的外部环境的变化(例如日光水平的波动)形成的。事实上,这个24小时的周期调节着从睡眠到新陈代谢到荷尔蒙释放的一切,它是如此精细,即使在没有环境提示的情况下也能继续。换句话说,即使你把一个人放在一个没有窗户看太阳升起和落下的房间里,也没有时钟知道时间,他将保持大约24小时的正常昼夜节律.
尽管昼夜节律有能力在没有环境线索的情况下持续存在,但是,我们的生物钟对外部环境中的光的存在是非常敏感的。它利用光照水平的信息来同步白天的生理功能和晚上的夜间功能。因此,环境中光的存在或缺乏是否可以指示促进清醒或睡眠的系统应该被激活.通过这种方式,环境光(或缺乏环境光)成为一个重要的信号,可以导致一系列生物功能的启动。
因此,环境照明的异常(例如,当身体的生物钟预期天黑时,却亮了)会对生理功能产生普遍的干扰作用就不足为奇了。事实上,光照水平的意外变化与睡眠障碍、认知异常甚至情绪障碍有关。许多这些问题被认为是由于昼夜节律与环境光线不一致造成的;然而,现在人们也认识到,光能够直接影响情绪,而不首先影响昼夜节律。
光探测生理学
为了让光线能够影响24小时的生物钟,环境中有关光线的信息必须首先传达给大脑。在非哺乳动物脊椎动物(如鱼类、两栖动物)中,有眼睛外部的感光细胞可以完成这项任务。例如,有些动物像蜥蜴头顶皮肤下方有感光区吗.这个区域,有时被称为第三只眼,响应光的刺激,并将关于环境中的光线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,眼睛似乎是将光信息传递到大脑的主要设备——即使这些信息在图像形成过程中没有使用。事实上有些人盲人患者能够维持昼夜节律,并表现出与昼夜节律相关的生理变化对于光刺激的反应表明,视网膜的非成像功能检测光的机制可能涉及传统的光感受器以外的细胞(如视杆细胞和视锥细胞)。直到大约十年前,人们还认为视杆细胞和视锥细胞是视网膜上唯一的感光细胞,现在人们相信可能还有第三类感光细胞。这些细胞本质上被称为视网膜神经节细胞(ipRGCs),可以独立于视杆细胞和视锥细胞对光线作出反应。它们被认为在意识视觉和图像形成方面的作用有限,但它们可能在向大脑传递环境光信息方面发挥着重要作用。
iprgc投射到大脑的各个区域,这些区域被认为与昼夜节律的协调有关,但它们最重要的联系是视交叉上核(SCN).SCN是在的配对结构下丘脑那每个细胞只包含大约10000个神经元.尽管10000个神经元与大脑的其他区域相比是一个相对微不足道的数字,但这20000个神经元构成了通常被称为身体的“主时钟”。通过一种巧妙的机制,包括基因转录和抑制周期(在这里看到的更多关于这一机制的信息),SCN细胞独立地显示昼夜活动模式,为身体充当可靠的计时员。从SCN到其他大脑区域的投影负责协调整个大脑的昼夜节律活动。
虽然SCN中的细胞能够自己维持昼夜节律,但它们需要外部环境的信息来匹配它们的振荡活动与太阳日。这就是来自iprgc的输入;大部分输入都是提供的通过一条直接从视网膜到SCN的通路被称为retinohypothalamic束.这个系统使用谷氨酸发出信号,当外部环境有光时通知SCN,确保有日光时SCN活动处于昼间阶段。
因此,有一个复杂的机制负责维持生理活动的24小时时间表,并使昼夜周期与外部世界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,就会导致各种各样的问题。
光线对情绪的间接影响
大脑已经进化出了一些机制,使昼夜节律与太阳日保持同步。然而,当外部环境中的光照时间发生快速变化时,可能会导致昼夜节律的去同步化。这种不同步似乎对认知和情绪产生了破坏性影响;因此,这些影响被描述为光对情绪的间接影响,因为光必须首先影响昼夜节律,而昼夜节律又反过来影响情绪。
中天旅行和轮班工作
这种昼夜节律中断的一个例子发生在快速穿越中天的旅行中,比如从纽约飞往加利福尼亚。跨越多个时区会导致身体的时钟与太阳日不一致;在从纽约飞往加州的情况下,人体预期的日落时间会比在新时区的实际时间晚三个小时。这可能会导致一种俗称为“时差”的状况,但在医学上指的是昼夜节律中断:失同步或昼夜节律失调。
经中天旅行会导致一些认知和身体症状。事后睡眠障碍是很常见的,和其他一样情绪紊乱,比如易怒和疲劳.像头痛这样的身体疾病也经常发生,研究发现有些人会有这样的症状经中天旅行随后表现出身体性能和耐力下降.甚至发现穿越中天的旅行延缓排卵,扰乱月经周期在女性。一项研究发现航空公司的工作人员谁暴露于经子午线旅行4年表现出认知能力缺陷这表明,时差可能会对认知产生累积效应。
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都经历睡眠障碍相关联与认知障碍甚至抑郁症的症状.由于轮班工作而持续的睡眠/觉醒周期中断的长期影响包括各种负面后果,包括癌症的风险增加.
季节性情绪失调
在一些抑郁症的病例中,症状在秋冬季日照时间变短时开始出现。这些症状通常春季或夏季减少,每年重复发生.这种季节性波动的抑郁症状被称为季节性情感障碍(SAD),而昼夜节律被认为是这种痛苦的核心。主要的假设病因研究表明,SAD与昼夜节律的不同步有关,这种不同步是由白天长度的季节性变化引起的。
根据这一假设,SAD患者的昼夜节律受到光照的影响,当冬季太阳升起得较晚时就会延迟。然而,有些周期(比如睡眠-觉醒周期)并没有以同样的方式被延迟,这导致了生物节律和SCN的昼夜节律振荡之间的不同步。一种治疗SAD的方法已经显示出了希望让病人在早晨暴露在明亮的人造光下.这是为了模拟患者在春季和夏季接受的晨光照射类型,并可能改变他们的昼夜节律(通过视网膜下丘脑束——见上文),以恢复同步。的确,研究发现亮光疗法和氟西汀(百忧解)一样有效在治疗SAD病人方面。
光线对情绪的直接影响
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,它也被认识到,光曝光可能能够直接改变认知和情绪。这些效果的机制仍然很糟糕,但阐明它们可能会进一步帮助我们理解情绪障碍可能涉及光线。
这一领域的第一批研究发现,暴露在强光下减少困倦,提高警觉性,提高精神运动警觉任务的表现.最近,人们观察到暴露在蓝色波长的光下大脑中参与执行功能的激活区域;另一项研究发现,暴露在蓝色波长下光线增加了大脑杏仁核和下丘脑等区域的活动在处理情绪刺激的过程中。
虽然目前还不清楚这些对大脑活动的直接影响在功能方面意味着什么,但人们意识到蓝色波长光的潜在影响,已经开始调查睡前使用电子设备可能会如何影响睡眠。研究结果让我们这些喜欢在睡前使用电脑、电话或电子阅读器的人感到痛心最近的研究发现,睡前阅读几个小时的电子阅读器会导致入睡困难降低早晨的警觉性,并导致生物钟时间延迟。
因此,光线似乎确实能够直接影响认知和情绪,而且影响范围可能惊人地广泛。有趣的是,这些类型的影响在对盲人的研究中也被观察到,这表明光线暴露的直接效应(如间接效应)可能由视网膜中非图像形成细胞(如ipRGCs)发送的信息触发。尽管这是一种光可以在不首先影响昼夜节律的情况下影响情绪的途径,然而,有证据表明昼夜节律仍然可以缓和这种影响,如光的直接效果可能因一天中暴露的时间而不同.
光强大的影响力
对光线对大脑影响的研究发现,光线暴露在影响情绪和认知方面具有潜在的重要作用。然而,关于光如何能够产生这些类型的效应,仍然有很多东西需要了解。然而,这一重要的研究领域揭示了(没有双关语的意思)一个以前未被考虑的情绪障碍的病因因素。此外,人们已经开始意识到,即使在睡前使用电子设备等看似无害的活动中,光线也可能产生影响。当人们考虑到阳光在人类生存中扮演的重要角色时,我们的身体功能与太阳日的时间如此紧密地交织在一起就说得通了。也许令人惊讶的是,人工照明的出现让我们相信,我们可以克服这种关系的影响。然而,最近的研究表明,我们与日光的联系比我们想象的更强大。