研究表明日光对认知功能有很大影响

想象一下，你在一个实验室里看着两只非洲草鼠试图穿过迷宫。一只草鼠快速穿过球场并轻松找到出路。另一个挣扎，不知道如何走出迷宫。你想知道为什么一个人能如此轻松地导航，而另一个人却不能。您可能会惊讶地发现，每只草鼠的唯一变化因素是光照。

心理学教授 Lily Yan 博士和她的研究小组正在研究草鼠，以了解光如何调节大脑功能和行为。非洲草鼠是昼夜啮齿动物，因此它们的睡眠模式与人类相似，晚上睡觉，白天清醒。这使得草鼠和人类与非昼夜活动的典型实验室老鼠相比，可以更准确地进行比较。

在她的实验中，Yan 将一组草鼠暴露在昏暗的光线下，另一组暴露在明亮的光线下，以模拟冬季和夏季的光照条件，持续四个星期。除了迷宫任务，研究人员还研究了老鼠的大脑，特别是对记忆很重要的海马体;他们发现，只暴露在昏暗光线下的草鼠的海马神经元连接减少了近 30%。

研究生艾莉森科斯特洛最近的工作还发现，类似冬天的昏暗光线条件会导致海马体和其他参与调节情绪和认知功能的大脑区域的炎症状态增加。

暗光组的草鼠暴露在 50 勒克斯的光照下，类似于房子里典型家庭房间的光照。强光条件下的草鼠暴露在 1000 勒克斯下，类似于百货公司的照明。无云日的室外光照水平约为 10,000 勒克斯。

“昏暗和明亮的光线条件之间并没有太大的区别，”严博士说。“但在行为和大脑中，我们发现对认知功能有重大影响。”

对人类的影响

随着冬天的临近，白昼越来越短。许多人可能会开始注意到精力不足、注意力不集中和记忆困难。超过 1000 万人患有季节性情感障碍 (SAD)，这是一种在光线有限的秋冬月份出现的抑郁症。这个周末，时钟会回退一个小时，天会更早变暗。

“早上起床的人可能会从晨光中受益，但时间变化对于晚上型的人来说尤其糟糕，因为他们没有利用早上额外的一小时日光，”严博士说.

闫博士看到了继续这项研究如何对正在与认知功能作斗争的人产生直接影响。

“光不仅会影响我们的情绪，还会影响我们的认知功能，包括学习记忆，”严博士说。“如果我们能弄清楚为什么我们在阳光明媚的日子里感觉更快乐，那么我们就可以尝试针对该系统并帮助患有季节性抑郁症的人。如果我们知道光如何调节认知功能，我们就可以针对痴呆症的预防。”

她也希望未来能与照明行业合作。不同的照明类型具有不同的波长和强度，因此需要进行额外的研究来了解它们对大脑的影响。例如，许多人在冬季使用治疗灯，但大多数关于治疗灯有效性的研究都是在夜间活动的老鼠身上完成的，这些老鼠不一定会转化为昼夜活动的人类，Yan 博士说。

尽管有效性水平仍然存在疑问，但严博士仍然建议尝试治疗灯。不过，比这更好的是，她建议即使是阴天也要多花点时间在户外。

“试着多花点时间在外面，甚至 15 到 30 分钟，”闫博士说。“室外照明总是比室内照明好。即使在阴天，我们也可以轻松获得 10,000 到 20,000 勒克斯的光。”

闫博士说，随着时间的推移，认知功能不会适应昏暗的灯光。

“随着时间的推移，你的视觉感知会适应，所以它不再感觉那么暗，但这是视觉系统在欺骗我们。我们的身体仍在跟踪我们得到了多少光，”严博士说。“如果我坐在客厅里，我感觉很好。但当我测量那个房间的光线时，我知道这对我的大脑来说是不够的。”

比老鼠更好的模型

闫博士在昼夜节律领域接受过培训，因此她研究了昼夜节律以及它们是如何在内部进行调节的。在她来到密歇根州立大学之前，她对光如何影响情绪、动机和能量水平很感兴趣，但她的研究很有限，因为她只能研究夜间活动的啮齿动物。

当她来到 MSU 时，她有机会与自 1993 年以来一直在 MSU 维持的繁殖群落中的昼夜草鼠一起工作。他们目前的群落中有 200-300 只草鼠。

“这个群体是密歇根州立大学拥有的独特资源。与这种动物一起工作对于生物医学研究非常重要，”严博士说。“这是一个比老鼠更好的模型。”

闫博士的实验室最近开始了一个项目，该项目使用昼夜草鼠开发了第一个基因可驯化的昼夜啮齿动物模型。

“这将为使用这些动物进行重要的转化研究打开大门，”严博士说。

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