三分钟就能提高视力的新方法，DIY就能做到
图片来源：Pixabay
撰文 武大可
编辑 魏潇
随着年龄的增长，我们的视觉功能会自然退化，对长期面对屏幕的现代人来说更是如此。导致近视、散光等视力问题的屈光不正已经拥有了多种矫正手段，但这并不能保证清晰的视觉伴随我们终生——除了角膜和晶状体等的屈光功能外，视网膜上感光细胞对颜色的识别也是影响视力的重要因素，而感光细胞的衰老和失活，是难以逆转的。
随着近些年相关研究的增多，科学家们发现适量的近红外光（near-infrared, NIR）暴露能够减缓感光细胞的衰老。相关的技术和疗法也浮出水面——只是有些复杂和昂贵。不过，英国伦敦大学学院（University College London, UCL）的研究团队 11 月 24 日发表在《科学报告》（Scientific Reports）上的一篇论文显示，只需早晨暴露于 670 nm 的红光中 3 分钟，视锥细胞功能衰退导致的色觉下降就能得到显著改善。这项研究使用的设备成本只不过 100 元，或许很快就能走进寻常百姓家。
年龄增长，色觉下降
我们常说，“年纪大了，眼神不好了，戴上眼镜也看不清东西了”，这是因为感光细胞的功能随着年龄增长而退化了。人眼的视网膜上有两种感光细胞：视锥细胞和视杆细胞。在明亮的环境下，视锥细胞的感光能力较好，而在昏暗的环境下，我们主要依靠视杆细胞。
视锥细胞虽然只能在高光照下工作，但有着一项视杆细胞不具有的重要能力——感知颜色。人眼中有三种视锥细胞：S 型、M 型和 L 型。三种视锥细胞分别对不同波长的光产生响应，共同确定我们看到东西的颜色。
视锥细胞。图片来源：Silicon Prophet - Own work, CC BY-SA 3.0
早在 1993 年，视杆细胞的脆弱性就已被发现。当时的研究者们对 27 岁至 90 岁的人群的感光细胞进行了计数，发现年龄越大，视杆细胞的密度就越低。与年轻人相比，90 岁老人的视杆细胞密度下降幅度最高可达 30%。由于视杆细胞主要在低光照条件下工作，其密度的下降能够解释黑暗环境下视觉随年龄增长的自然衰退。但研究还发现，视锥细胞的密度不会随衰老出现显著变化，因此高光照条件下的视觉衰退原因仍是个谜。当时的研究者猜测，高光照下的视觉退化也有可能出自（视杆细胞的）感光问题。
如果这一猜测正确：视杆细胞的功能退化影响了高光照下的视觉，而视锥细胞的功能没有发生变化，那么随年龄升高而受损的视觉能力应当主要是对光强的感知，而不是完全由视锥细胞支配的色觉。
但 2011 年的一项研究向这一猜测提出了质疑：视锥细胞真的没有衰退吗？这项研究将 50 名七旬老人的视网膜电图（electroretinogram，ERG）与健康成年人的进行了比较，发现老年人的 ERG 对相同颜色变化的响应信号强度明显低于年轻人，信号振幅减小了 25%～40%，说明老年人对色差的敏感程度的确降低了。
在之后的几年，科学家开始研究衰老过程中，视锥细胞在密度没有改变的情况下，是否发生了功能变化。2019 年的一项研究证实，平均 75 岁老人的视锥细胞吸收的光子数量仅为 26 岁年轻人的 1/4，产生的神经信号噪声却是年轻人的 1.9 倍，处理效率也低于年轻人。即使视锥细胞没有减少，它的活性也会随着时间流逝而丢失，最终导致视网膜对光和颜色的感知能力下降。
放下身段的近红外疗法
过往研究发现，与年龄相关的线粒体 DNA 突变累积是导致视锥细胞活性下降的元凶。从 40 岁左右开始，视锥细胞中线粒体的三磷酸腺苷（adenos triphosphate，ATP）产量就会下降，活性氧的产生量上升，导致氧化应激和炎症等反应开始出现，影响视锥细胞活性。
2014 年的一项研究发现，670 nm 的红光照射能够缓解这一系列问题。670 nm 波长的光能够被细胞色素 c 氧化酶（cytochrome c oxidase，COX）吸收。COX 是参与线粒体呼吸过程的关键成分，能够改善线粒体膜电位，减轻与年龄相关的视网膜炎症。在将老年小鼠暴露在 670 nm 光照后，研究者观察到了 COX 的增加和丙烯醛的减少——后者标志着视网膜氧化应激的减少。
基于这一发现，NIR 治疗开始得到了学界关注。UCL 的同一团队就曾在 2020 年证实了 670 nm 光照对改善老年人色觉的有效性。但目前的相关疗法大多持续使用的光生物调节疗法设备售价高达 2 万多美元——对希望改善视觉的老年人来说，这笔开销未免太过昂贵。于是他们开始寻找，是否存在一些手段，能让人们花更少的钱和更少的时间就能从 NIR 治疗中收益呢？
11 月 24 日发表的这项新研究可能带来了希望。研究者招募了 20 名 34～70 岁的受试者，发现只要在清晨暴露于 670 nm 的红光 3 分钟，受试者对色差的敏感度就可获得提升。研究数据显示，用作色觉指标的 tritan 对比度阈值在受试者接受治疗后下降了 17%，意味着经过治疗的人能够对更为接近的颜色作出区分。这一治疗在年长群体上甚至达到了更好的效果，让 50 岁以上受试者的 tritan 阈值下降了 20%，这样的提升保持了一个星期之久——如果在下午进行同样的红光暴露，则不会有任何改善发生。研究者称，只需每周接受一次这样的治疗，就足以保护视锥细胞，显著延缓老化。
论文的第一作者，UCL 眼科研究所的 Glen Jeffery 教授还表示，波长跨越 650 nm 至 900 nm 的光都能够改善视锥细胞的线粒体状况，增加 ATP 产生，因此简单的 LED 设备就能够完成治疗，并不需要使用激光等复杂设备。研究制造的 LED 治疗设备成本甚至仅为 12 英镑（约 100 元人民币）——虽然成本低廉，相貌平平，但或许真的能够造福千万深受视觉衰退困扰的人。
Jeffery 教授为朋友制作了治疗眼灯。来源：Glen Jeffery 博文截图
Jeffery 教授在论文发表前已经为他的朋友们“私人定制”了一些“同款眼灯”，还在个人博客上做了介绍。制作这样一款眼灯只需要一副旧眼镜、一个红色 LED 灯条、几个连接器和一块 12 V 电源，十分简便。他还打趣地写到“这玩意肯定拿不到时尚大奖”。
Jeffery 教授还将同款眼灯 DIY 的材料获得途径、制作方式和使用指南都发布在了个人博客，要不要一起来动手试试看？
参考来源：
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Cone_cell
[2] Curcio, C. A., Millican, C. L., Allen, K. A., & Kalina, R. E. (1993). Aging of the human photoreceptor mosaic: evidence for selective vulnerability of rods in central retina. Investigative ophthalmology & visual science, 34(12), 3278-3296.
[3] Neveu, M. M., Dangour, A., Allen, E., Robson, A. G., Bird, A. C., Uauy, R., & Holder, G. E. (2011). Electroretinogram measures in a septuagenarian population. Documenta ophthalmologica, 123(2), 75-81.
[4] Silvestre, D., Arleo, A., & Allard, R. (2019). Healthy aging impairs photon absorption efficiency of cones. Investigative ophthalmology & visual science, 60(2), 544-551.
[5] Gkotsi, D., Begum, R., Salt, T., Lascaratos, G., Hogg, C., Chau, K. Y., ... & Jeffery, G. (2014). Recharging mitochondrial batteries in old eyes. Near infra-red increases ATP. Experimental eye research, 122, 50-53.
[6] https://www.ucl.ac.uk/news/2020/jun/declining-eyesight-improved-looking-deep-red-light
[7] Zhu, Q., Xiao, S., Hua, Z., Yang, D., Hu, M., Zhu, Y. T., & Zhong, H. (2021). Near Infrared (NIR) Light Therapy of Eye Diseases: A Review. International Journal of Medical Sciences, 18(1), 109.
[8] https://www.eurekalert.org/news-releases/935701
[9] https://redlightsonthebrain.blog/faq-2/
[10] https://redlightsonthebrain.blog/2020/04/19/diy-red-light-for-your-eyes/
【标题】Weeklong improved colour contrasts sensitivity after single 670 nm exposures associated with enhanced mitochondrial function
【作者】Harpreet Shinhmar, Chris Hogg, Magella Neveu & Glen Jeffery
【期刊】Scientific Reports
【日期】24 November 2021
【DOI】10.1038/s41598-021-02311-1
【链接】https://www.nature.com/articles/s41598-021-02311-1
【摘要】Mitochondrial decline in ageing robs cells of ATP. However, animal studies show that long wavelength exposure (650–900 nm) over weeks partially restores ATP and improves function. The likely mechanism is via long wavelengths reducing nanoscopic interfacial water viscosity around ATP rota pumps, improving their efficiency. Recently, repeated 670 nm exposures have been used on the aged human retina, which has high-energy demands and significant mitochondrial and functional decline, to improve vision. We show here that single 3 min 670 nm exposures, at much lower energies than previously used, are sufficient to significantly improve for 1 week cone mediated colour contrast thresholds (detection) in ageing populations (37–70 years) to levels associated with younger subjects. But light needs to be delivered at specific times. In environments with artificial lighting humans are rarely dark-adapted, hence cone function becomes critical. This intervention, demonstrated to improve aged mitochondrial function can be applied to enhance colour vision in old age.
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