改善記憶的新武器

顧懷宇

一方面能夠開拓LED的應用領域，提高其應用價值，從而開發出有別于或超越傳統功能的照明設備新產品；另一方面，通過對其機制的研究能夠促進人類進一步認識自己，了解并改善大腦的學習記憶功能體系，提高學習生活和生命的質量，這也是人類文明進步的象征。

一直以來，人們采用了多種方法和藥物來嘗試改善大腦的學習記憶功能。而近年來，隨著有關研究的深入，人們發現，光作為大自然中存在的基本物質，在一定的設計條件下對學習記憶的改善有所幫助。另一方面，新型光源LED的問世和有關技術不斷完善，為這個問題的深入研究提供了新的光源選擇。但是，目前利用LED照明改善學習記憶的詳細機制和具體方法尚不清楚，這成為今后研究的核心。

用光來改善學習記憶能力

由于人腦結構和功能的復雜性以及技術手段發展的局限性，我們對學習和記憶的自然原理還知之甚少，目前的研究認為，學習和記憶實質上是人完成信息傳遞和處理問題的過程，該功能的實現受到多種因素包括先天（遺傳）和后天（環境）的共同影響。

生理性衰老和多種疾病（包括已經發現顱內疾病、顱外損傷以及心臟、血液等內科性疾病等）均可導致學習和記憶障礙。癥狀較輕者，有一定程度的學習記憶功能減退；而癥狀較為嚴重，則可能導致癡呆，如我們熟知的老年性癡呆。

怎么改善記憶功能呢？科學工作者們提出了一些建議，并精心鉆研于斯。

最新的一個方案是：用光來改善學習記憶能力。

人們常說的發光二極管（Light Emitting Diode）簡稱LED，是一種固態的半導體器件。它作為人工光源技術革新的產物，改變了舊有光源的發光原理，采用電場發光的方式直接把電能轉化為光。

LED被公認是繼白熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源。由于其具有壽命長、發光效率高、低輻射和低功耗等特點，被廣泛應用于日常生活中的移動通訊、城市景觀照明、汽車燈、交通信號燈、室內外普通照明等多種照明領域。

作為一種新型光源，LED在人類照明史上具有重大意義并能夠廣泛應用的最突出原因在于，這是人類第一次可以對光譜進行調試，設計出具有不同的配光方案的LED光源，使之進一步滿足人類需求。

伴隨技術的改革，全光譜LED的出現及其性能的逐步完善，使LED的光譜設計不僅可以產生某些波長穩定的單色光，也可以進一步通過編程技術設計出不同頻率和強度變化組合的一定時段的光刺激。

以這些為技術基礎，設計出特定的LED光源，便有可能達到調控有關神經活動的作用，實現人們對學習記憶功能進行改善的愿望。

光對情緒的調節作用間接改善記憶

隨著現代節奏的加快，人們的工作壓力越來越大。如何調節情緒越來越被我們所關注。由于LED的可調節性，有人提出可在LED的基礎上創建情調照明。這是一種以人的需求來設計燈具的照明理念。

情調照明是以人的情感為出發點，從人的角度去創造一種意境般的光照環境，可以改善人的情緒。

情調照明與情景照明有所不同，環保、節能、健康和人性化是情調照明的四個主要方面，它是動態的，可以滿足人的精神需求的照明方式，使人感到有情調；而情景照明是靜態的，它只能強調場景光照的需求，并不能表達人的情緒，并且從某種意義上說，情調照明可以涵蓋情景照明。因此，LED照明可能會成為今后現代人調節情緒、舒緩壓力的一種方式。

有研究指出，適當的藍光照射能改善抑郁病患者的癥狀，對情緒產生影響，所以尋找適當的光刺激是目前利用光照治療抑郁癥等精神疾病所需要的。

此外，良好的情緒能夠促進我們的學習記憶能力，如果掌握了光照與情緒之間的相互作用關系，就能造出改善情緒的光源，并由此提高我們的智力。以上提到的通過LED營造的情調照明為這種理論提供了實踐可能。

如果能尋求到一種特定頻率的LED光，并按照一定規律照射人眼，可能使人的學習記憶環路有所改善，進而使人變得更聰明。這個設想可應用到日常的學習工作行為，例如提高辦公室照明的色溫和照度，這樣能提高辦公人員的工作效率等。

具體應用

LED光源具有其他光源所缺乏的卓越性能，在智能化調節光源的過程中，它會發揮出極其重要的作用。

不同于以往光源，它是通過電流實時控制的，因此能滿足調整學習記憶和情緒過程中對光源瞬時改變的要求。此外，如果合理調整分配LED光源中不同色光的成分和比例，就能使LED的色彩還原程度更高，增加其光譜調節的精準性。

已有研究表明，在某些特定波長的單色光照射下，人能夠更專注于自己所做的事。比利時和英國的科學家在讓志愿者進行一個測試記憶力任務的同時掃描其大腦活動，發現在470nm的藍光照射下，志愿者腦中與記憶力相關的大腦區域活動明顯增強，說明這一單色光可以提高人的警覺性和記憶力。

另有研究證明，當用不同單色LED光源對孕鼠進行照射時，各組小鼠學習記憶能力均有不同程度的改變，藍、紅、黃色光可以明顯提高其子鼠的學習和記憶能力。但是，高強度藍光照射下人眼暴露時間不宜過長，否則長時間的強光刺激有可能使眼睛功能弱化甚至失明。因此，在利用LED這一新型光源為人類創造有益價值的同時，要注意避免其負面影響，使光源的設計滿足其他光生物安全的相關要求。

中山大學神經生物學研究中心嘗試采用非藍光譜段的光源研究對實驗動物學習記憶功能的影響，在兼顧了人眼安全的條件下取得了突破性成果，雖然這僅僅是在起步階段的嘗試，但卻對我們研究如何改善大腦學習記憶功能的工作有重要的提示作用，說明在LED光源的幫助下，我們設計出一種具有相應療效的光環境是有實現的可能性和研究工作的可行性的。

另一方面，在疾病治療的應用中，國外有研究表明，高強度的藍光能重塑大腦中的某些學習記憶環路。實驗讓患有老年性癡呆癥的患者在照度1000 lux的白光（藍光成分較高）下照射半小時，結果發現患者學習記憶水平有所提高。

對于其他疾病的治療，光照療法作為一種物理治療手段，通過發光裝置產生不同波長和強度的光線，已經證實具有刺激自主神經核腦干網狀結構、調節血液循環和內分泌、調控生理周期等作用。這種光治療方法簡單，不良反應少，如若可以設計光環境研究出確切的老年性癡呆癥的治療方案，在國內外對老年癡呆進行藥物治療無顯著效果的情況下，不失為一種新型的、優選的治療途徑。可以說，LED光源的問世為多種光照療法提供了新的光源選擇。

展 望

LED照明作為新興產業，由于其自身具有的不可比擬的優越性，在各大應用領域中都具有良好的發展前景，而且它作為節能高效的新一代光源，在國際市場上迅速得到廣泛應用。我國在以高效率低成本為發展策略的LED光源設計創新中不斷取得進步性成果，減輕了我國的能源消耗壓力。

然而，LED所蘊藏的巨大潛力目前為止還不能準確估量。

利用LED設計光譜通過照明來改善人類的學習記憶能力正是其中的一個寶藏。通過對它的發掘，一方面能夠開拓LED的應用領域，提高其應用價值，從而開發出有別于或超越傳統功能的照明設備新產品；另一方面，通過對其機制的研究能夠促進人類進一步認識自己，了解并改善大腦的學習記憶功能體系，提高學習生活和生命的質量，這也是人類文明進步的象征。

（摘自《瞭望東方周刊》2012年第42期）

責編：戴利朝