Suresh Jesuthasan

新加坡的熹微晨光

在很多文化中都把正義與光明聯(lián)系起來(lái)，具體而言,，光照能夠?qū)θ说男那楫a(chǎn)生積極影響,。白天長(zhǎng)時(shí)間缺乏光照（比如冬天）會(huì)導(dǎo)致抑郁；而一束明媚的陽(yáng)光則能夠讓人心情愉悅,。

除了影響情緒,，光照還能調(diào)節(jié)人體的生物鐘、改變運(yùn)動(dòng)行為,。其中藍(lán)光所誘發(fā)的這些影響最為強(qiáng)烈,，通常可在眼中表達(dá)視黑素的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中檢測(cè)到,。人們沒(méi)有看到物體也可能會(huì)受到藍(lán)光的影響,，藍(lán)光的強(qiáng)度是唯一決定其影響大小的因素。

藍(lán)光如何對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生如此多的影響呢,？神經(jīng)示蹤技術(shù)已證實(shí),，表達(dá)視黑素的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞會(huì)投射到視覺(jué)中樞外的許多其他目標(biāo)細(xì)胞,。這些細(xì)胞的功能有一些已經(jīng)明確,，但是尚不清楚其對(duì)于非視覺(jué)反應(yīng)的其他方面有何貢獻(xiàn)。

我們研究了斑馬魚的非視覺(jué)光反應(yīng),，斑馬魚的視網(wǎng)膜中也存在表達(dá)視黑素的細(xì)胞,。斑馬魚的幼魚通常會(huì)白天向上游而晚上向下游。這種行為是由生物鐘控制的,，但是藍(lán)光可以影響生物鐘,。我們通過(guò)腦部成像發(fā)現(xiàn)，丘腦前核對(duì)于藍(lán)光的反應(yīng)尤其明顯,。丘腦前核會(huì)將信息傳遞至松果體韁核,，而松果體韁核是所有脊椎動(dòng)物大腦中都存在的結(jié)構(gòu)，其作用是調(diào)節(jié)廣泛作用的神經(jīng)調(diào)質(zhì)（如多巴胺和五羥色胺）的釋放,，這些神經(jīng)調(diào)質(zhì)會(huì)進(jìn)而影響運(yùn)動(dòng)和情緒,。

和許多動(dòng)物一樣,，斑馬魚的行為會(huì)受到藍(lán)光影響

為了操控丘腦前核，我們測(cè)試了光學(xué)門控氯離子通道在斑馬魚體內(nèi)抑制神經(jīng)元活性的能力,，這一離子通道是最近從Guillarda theta(GtACR1 and GtACR2) 體內(nèi)的微生物中分離得到的,。這些離子通道高度敏感，是進(jìn)行試驗(yàn)的理想工具,。特定的光強(qiáng)度會(huì)刺激丘腦神經(jīng)元去極化,，使得斑馬魚向上游。而同樣的光強(qiáng)度刺激下,，如果該離子通道得以表達(dá),，則會(huì)抑制神經(jīng)元活性。于是,，丘腦前核中表達(dá)這一離子通道的斑馬魚,，白天有光照的情況下會(huì)無(wú)法向上游。這一現(xiàn)象同樣證實(shí)了丘腦前核在光照對(duì)于運(yùn)動(dòng)的控制中發(fā)揮著一定作用,。

該陰離子通道上的視紫紅質(zhì)有一個(gè)有趣的特性,，即一旦失去啟動(dòng)反應(yīng)的光照，離子通道會(huì)瞬間去極化,。在丘腦前核中表達(dá)有這種離子通道的斑馬魚中,，移除光照后魚會(huì)突然向上運(yùn)動(dòng)。如果去極化能導(dǎo)致向上游的行為,，那么剛好與這一現(xiàn)象相符,。因此，離子通道上的視紫紅質(zhì)（ACRs）具有抑制和觸發(fā)神經(jīng)元活性的能力,，這有助于我們探索一些給定神經(jīng)元的功能,。

中科院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所的張白冰等人開展的一項(xiàng)獨(dú)立研究，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由表達(dá)視黑素的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,、丘腦前核和松果體疆核組成的神經(jīng)環(huán)路,，該環(huán)路可介導(dǎo)幼體斑馬魚的光偏好行為。這意味著獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制可能與丘腦前核受到刺激有關(guān),。

還有一個(gè)很重要的問(wèn)題,，即在斑馬魚中發(fā)現(xiàn)的丘腦前核在其他脊椎動(dòng)物中有沒(méi)有同源器官？目前認(rèn)為是有,。在哺乳動(dòng)物中,，表達(dá)視黑素的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞會(huì)在丘腦前區(qū)終止。丘腦前核這一結(jié)構(gòu)相對(duì)比較模糊,，有些文章中將其描述為“松果體疆核旁區(qū)域”,，其與哺乳動(dòng)物的松果體疆核是否存在關(guān)聯(lián)還有待進(jìn)一步證實(shí)。如果證實(shí)存在關(guān)聯(lián)，這也許就是光照影響人類情緒的一個(gè)途徑,。