夜間光暴露過度會損傷大腦認知功能

不久前有一則報道指出，日間光療可以改善患者的抑郁癥狀，夜間光暴露過度則可能誘發抑郁情緒。光照對人類到底會產生怎樣的影響，尤其是對生長發育關鍵期的兒童青少年會產生怎樣的影響，其背后的神經機制又是什么？帶著這些問題，本刊記者采訪了我國光調節腦功能研究領域專家、暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院研究員任超然。

《教育家》：前不久看到一條報道：研究人員隨機挑選小鼠放在夜間低水平光照環境下，3～8周后小鼠的神經發生了改變，并出現了抑郁行為。以上研究給我們帶來什么樣的啟示？

任超然：光是生命的基礎。在漫長的進化過程中，生命體逐漸發展出一系列受光調節的神經生理功能。外界光照不僅能幫助我們看清環境中的物體，其明暗程度還在一定程度上影響著我們的情緒變化。我們常有這樣的體驗，持續的陰雨天氣容易讓人感到壓抑，而陽光明媚則令人心情愉悅。

夜間不良光照條件除了能夠增加患抑郁癥、焦慮癥等心理疾病的風險之外，還會影響機體的睡眠質量及認知功能。相反，日間光照可對機體產生多種正性調節作用。例如，明亮的光線有助于緩解抑郁等負面情緒，同時也可提高大腦的興奮性和警覺性，增強注意力、記憶力等。

上述研究揭示，正常的光照條件對機體健康至關重要，而長期夜間低水平光照可能是導致抑郁等精神疾病的一個潛在風險因素，比如長期夜間玩手機、看電視等會誘發抑郁情緒，因此我們應在日常生活中重視環境因素的變化。在研究人類健康和疾病時，應更全面地考慮各種環境因素的潛在作用。

《教育家》：小鼠實驗讓我們了解了光照對情緒調節的重要性，其背后的神經機制是什么？

任超然：不同的光照條件會對特定腦功能產生截然相反的影響。例如，在光調節抑郁情緒方面，人群和動物研究均表明，日間光療具有抗抑郁作用，而長期夜間光暴露則會增加抑郁的發生風險。

科學家利用嚙齒類動物模型對此現象的神經機制進行了深入研究，發現腦內存在兩條在參與光調節抑郁情緒過程中作用截然相反的神經通路，一條是“視網膜-腹側外膝體-外側韁核”，另一條是“視網膜-韁核邊緣區-紋狀體”。前一條通路所傳導的光信息能夠產生抗抑郁作用，而后一條通路傳導的光信息則會誘發抑郁。

有趣的是，韁核邊緣區的感光能力具有晝夜節律性，白天感光能力較弱，夜間感光能力顯著增強。當機體在白天接受光暴露（如光療）時，“視網膜-腹側外膝體-外側韁核”通路被顯著激活，進而發揮抗抑郁作用。盡管“視網膜-韁核邊緣區-紋狀體”通路也能接受光信息，但由于韁核邊緣區白天的感光能力較低，該通路傳遞日間光信息的效率較弱。因此，日間光主要通過“視網膜-腹側外膝體-外側韁核”通路發揮抗抑郁作用。相反，在夜間光暴露的情況下，韁核邊緣區的感光能力顯著增強，導致“視網膜-韁核邊緣區-紋狀體”通路被強烈激活，從而誘發抑郁。這一機制從動物研究中得到了充分驗證。

《教育家》：光照對人會產生怎樣的影響？

任超然：環境光照條件的變化可對人許多重要生理功能產生影響，腦科學研究發現，外界光照條件改變可對抑郁情緒產生影響。在北歐等高緯度地區，每年冬天會有長期的極夜現象，不少居民患上一種叫作季節性抑郁的疾病，每年冬天出現抑郁癥狀，春夏好轉。研究發現，季節性抑郁的發生與光照時間減少直接相關，而在白天對季節性抑郁患者進行強光照射（光療）可改善其抑郁癥狀。后續研究又發現，光療不但能緩解季節性抑郁患者的癥狀，也對包括重度抑郁、產后抑郁、雙相障礙抑郁等多種類型抑郁有著不同程度的改善作用。同時，光療還可提升記憶能力。對腦神經環路的研究發現，腦內存有一條“視網膜—外膝體—連結核”通路，位于丘腦的連結核可與包括海馬在內的邊緣系統互連，在記憶調節中發揮重要作用。而光療可通過激活該通路來增加連結核內細胞的活性、增強海馬功能，最終提升空間記憶能力。除了調節情緒和記憶之外，光還可以通過視網膜影響腦，進而影響肝臟等生理結構的發育。當前，光對調節人體生理功能的神經機制研究仍處于起步階段，相信隨著研究的深入，光與人體健康的關系將更加明晰。

《教育家》：如果光照亮度不足或光暴露過度導致晝夜節律紊亂，是否會嚴重影響人的認知功能？

任超然：光是調節認知功能的重要因素，目前研究表明，光可以通過以下三個主要途徑影響認知功能。

一是調節生物節律。視網膜接收的光信息可以通過調節生物節律間接影響認知功能。例如，可通過影響神經遞質分泌對認知功能產生影響。生物節律受光照調節，神經遞質如血清素、多巴胺的分泌也具有晝夜節律性。日間光照亮度不足或夜間光暴露過度會干擾生物鐘，進而影響這些神經遞質的正常分泌，導致注意力不集中、記憶力下降等。光照也可通過影響激素分泌對認知功能產生影響，其中褪黑素是一種受光照調控的重要激素，通常在夜間大量分泌，有助于調節睡眠。而光暴露過度導致晝夜節律紊亂可能會導致褪黑素分泌紊亂，影響睡眠質量，進而損害大腦的認知功能。

二是直接調節記憶中樞活動。視網膜傳遞的光信息可通過腦內外膝體的介導，直接調控海馬體等關鍵記憶中樞的神經活動，從而對認知功能產生直接影響。

三是對心理產生影響。光照不足或夜間光暴露過度可能導致情緒問題，如抑郁、焦慮等，而負面情緒會干擾認知過程，降低學習和記憶的效率。

《教育家》：光對神經細胞的調節涉及神經可塑性，可塑性的變化是一個長期過程。您認為兒童青少年每天正常發育需要光照（陽光）多長時間？

任超然：光對神經細胞可塑性的影響需要長期累積，其中所涉及的神經可塑性變化，以及改善腦功能所需的時間受多種因素綜合影響，這些都因人而異。人群研究發現，光療通常需要6～8周甚至更長時間，才能達到緩解抑郁情緒、提高認知功能的目的。這種持續的光療使神經元的突觸連接不斷調整和重塑，神經網絡逐漸優化，與學習記憶、情緒調節等功能相關的腦區，如海馬體、前額葉等神經活動增強，進而促進腦功能的多方面改善。

光照對于兒童青少年的正常發育是一個長期的需求，從幼兒期到青少年期，都應重視陽光照射對生長發育的重要性，長期堅持讓孩子每天接受適量的陽光照射，有助于形成良好的生活習慣和健康的身體狀態。世界衛生組織建議6歲及以上兒童青少年每天至少進行1小時的有氧運動，而戶外活動通常需要在陽光充足的環境下進行。因此，建議兒童青少年每天累計2小時左右的日照時間為宜。2小時可以分段進行，上午1小時、下午1小時，避免在陽光過于強烈的中午長時間暴露，以防曬傷。這不僅有助于身體活動，還能充分接受陽光照射，促進維生素D合成，緩解焦慮、抑郁情緒，提高學習記憶能力等。

《教育家》：作為光調節腦功能研究領域的專家，您對兒童青少年成長過程中的光照環境有哪些建議？還有哪些不科學、不健康的光照方式需要特別防范和注意？

任超然：環境中的光對機體的情緒、認知、節律、軀體感覺、代謝和發育等多項生理功能具有廣泛而深遠的影響。兒童青少年正處于關鍵發育期，健康的光照條件尤為重要。

大量研究表明，日間充足的光照不僅能改善情緒和記憶，還具有預防近視的作用。給兒童青少年提四條建議。一是適當增加戶外活動時間，充分接受自然光照，這對調節生物鐘、增強神經可塑性和提升認知功能有益。二是保護好視力，在室內學習、生活時，需合理安排室內光照，應使用合適的燈具，確保光照充足且均勻，如LED燈，其光譜應盡量接近自然光，避免過強或過弱的光線。三是晚上睡覺時間不宜太晚，睡覺時應關燈，開燈睡覺除影響視力發育外，還可能導致長胖和長不高；因城市夜間光照比較亮，室內應安裝遮光較好的窗簾，避免夜間光照過度。四是不同季節的光照強度和時間不同，應根據季節調整戶外活動時間和防護措施。

隨著工業化的快速發展，夜間光污染問題日益嚴重，電視、手機、電燈等電子產品產生的光污染使人們常常暴露在夜間光環境中。研究顯示，長期夜間光暴露過度會對情緒、認知和生物節律產生不良影響，其中藍光是引發這些負面效應的主要因素。因此，建議青少年盡量減少夜間使用屏幕電子產品，以降低夜間光對腦功能的不良調節作用。此外，還可以使用一些防藍光產品（如手機的夜間模式或電腦的防藍光貼膜）來進一步減少藍光的影響。