最近有点儿抑郁？是不是睡前手机玩儿多了
不少人认为AI发展最终会导致人类被机器控制，其实大可不必那么担心，因为——我们现在已经被一些只有手掌大的长相扁平难看，甚至不会行走的机器控制了！它们就是智能手机（下简称“手机”）！！
吃饭的时候玩手机（图片来源：人民网）
睡前玩手机（图片来源：人民网）
然而，我们经常是“睡前刷手机一时爽”，但是好像不会“一直刷一直爽”，这是为什么呢？
“每天睡前玩手机，我抑郁了”
韩国崇信女子大学研究人员发表在美国的《睡眠》期刊上的一项研究表明，睡前玩手机影响心理健康，因玩手机推迟睡眠时间的人更易患上抑郁和焦虑症以及失眠。
该研究调查了160个年龄在20岁到30岁之间的人，他们在睡前玩手机的时长是普通人的5倍。结果表明，睡前长时间玩手机会对健康和心理产生消极影响，使抑郁的几率上升20%，焦虑的几率上升14%。而推迟睡觉时间会让失眠的几率上升41%，睡前玩手机失眠的几率更高，达到了82%[1]。
究竟是什么因素导致如此严重的心理健康问题？“睡得晚”先生表示决不一个人背上这口大锅，黑夜里手机发出的光也是“凶手”。
近期关于光调节情绪的神经环路的研究表明，光环境的变化不仅会影响生物体的昼夜节律，还会显著调制精神状态。2018年Cell发表的研究显示，长时间碎片化的光暗刺激，可能诱发负性情绪[2]。与此相对的是，白昼的光线往往能正面调节人类的情绪[3]。在白昼和夜晚时段，光线对情绪会产生截然相反的作用，其背后的神经机制一直是未解之谜，究竟是光线还是节律的扰动影响了情绪仍不得而知。
今年6月1日，中国科学技术大学薛天教授和合肥学院赵欢团队在Nature Neuroscience上在线发表了题为 “A circadian rhythm-gated subcortical pathway for nighttime-light-induced depressive-like behaviors in mice” 的最新研究成果，描述了介导夜间异常光诱发抑郁样表型的神经环路结构与功能，证明了造成抑郁样行为的是夜间不正常光线而不是节律或睡眠的紊乱，首次诠释了光在白昼和夜晚截然相反的情绪作用的内在机理。简而言之，夜间蓝光光照的增加会影响大脑特定的神经环路，导致抑郁症状的出现[4]。
这一研究首次全面阐述了夜间光诱发负性情绪的环路基础和节律门控机制，为上述调查结果和光线对情绪的影响之谜，提出了基于模式动物研究的神经科学证据。“蓝光”成为导致抑郁的一名重大嫌疑犯。
“蓝光”广泛存在于自然光、白炽灯、日光灯、节能灯，以及LCD和LED的各种光源发出的光谱成分中。虽然国家对于电子产品，诸如显示器屏幕、手机屏幕，发出的光谱成分组成有相关规定，以避免能量较高的蓝紫波段的光线对我们眼睛造成不利的影响。但是，在夜晚较长时间的使用电子屏幕，仍然会导致眼睛接受本来不多的“蓝光”的集中照射。
蓝光下，抑郁的小鼠
薛天教授和赵欢团队的这项工作的研究对象是小鼠。小鼠的昼夜喜好虽然与人类相反，但它们的行为同样受到每日光照变化和昼夜节律的影响。研究组构建了小鼠的夜间光干扰 (light at night, LAN) 模型，即在小鼠的昼夜节律（8:00-20:00白天；20:00-8:00+1夜间）中选择每晚21:00-23:00之间的2个小时，使用蓝光照射它们，连续三周。结果发现，小鼠的昼夜节律没有被改变，但渐渐出现了一些异样的行为。
譬如，当被迫游泳时，它一副爱动不动的放弃状态；面对糖水，偏嗜度下降了——快乐水不快乐了！由于这些行为与人类抑郁行为有一定相似性，研究者们将其定义为抑郁样行为。不仅如此，取消每晚的蓝光照射后，小鼠也没有马上恢复，抑郁样行为仍然持续了长达3周的时间。
(图片来源：Nature Neuroscience, 2020)
夜间的光照如何导致抑郁？
光照影响着哺乳动物的各种生理功能，包括情绪。一方面，不少研究显示白天适量晒太阳能提升情绪，采用“光疗”补充光照，可以缓解抑郁患者的症状；另一方面，夜间来自光污染或电子设备的过度光照，被认为有引起抑郁症状的风险。此前已有研究表明夜晚蓝光会对情绪造成负面影响。
薛天和赵欢团队的研究人员通过神经示踪工具发现了大脑中一条特殊的 “ipRGCs—dpHb—NAc”（“自主感光神经节细胞—缰核边缘背外侧区—伏隔核”）神经环路。他们推断，这一环路的对情绪调控的过程可能就是夜晚蓝光让小鼠抑郁的原因。
这条神经环路的起点就是视网膜上的一类特殊的细胞——自主感光神经节细胞 (intrinsically photosensitive retinal ganglion cells, ipRGCs)，是二十年前发现的一类具有感光能力的神经节细胞，更新了我们此前对（普通的）神经节细胞信号传导作用的传统认识。
环路的第二站是缰核边缘外侧区 (pHb)，又分为背外侧区 (dpHb) 腹外侧区 (vpHb)。外侧缰核常被称为大脑的“反奖励中枢”，介导了许多负面情绪，是导致我们坏心情的司令部。
环路的终点是伏隔核 (NAc)，接受缰核边缘背外侧区部分的信号传入。伏隔核则是大脑中第二重要的多巴胺系统，也是当前研究最多和最受关注的与成瘾、奖赏和惩罚行为相关的核团，与快感形成有很大关系，相当于大脑中的“欢乐谷”，同时参与抑郁症的形成。
那么，“蓝光”是如何通过视网膜上的自主感光神经节细胞作用于大脑内部，影响到小鼠的情绪的？
通常，我们所熟知的视网膜上能感光的细胞有视锥 (cone) 和视杆 (rod) 两种光感受器细胞。视锥细胞形如其名，需要较强的光线，能够感受红绿蓝三种颜色光（共有三种不同的视锥细胞各自具有对应的感光色素），却有“夜盲症”；视杆细胞体态修长，是“色盲”，却能在光线较暗的时候保持高敏感性，提供“夜视”能力。我们在半夜睁开眼，能看到家具形状轮廓却不能分辨其颜色，就是几乎只有视杆细胞在工作的结果。
蓝色为视锥细胞，擅长分辨颜色；黄色为视杆细胞，擅长“暗视”（图片来源：知乎）
这两种感受器细胞接收到光线产生电信号，传递至双极细胞 (bipolar cells)，双极细胞再传递到神经节细胞 (ganglion cells)；神经节细胞轴索形成视神经纤维，集于视束（视神经）乳头，出眼球过筛板，成为视神经，经外侧膝状体投射向大脑视觉皮层，形成整个视觉通路。
视网膜上的多层细胞结构示意图（图片来源：《眼科学》）
视觉通路（图片来源：《Principles of Neural Science 第五版》）
自主感光神经节细胞，在上个世纪末被发现可以表达感光色素黑视素 (melanopsin)，具有感光能力。在啮齿类动物中，自主感光神经节细胞直接参与非成像视觉过程和成像视觉过程，包括瞳孔对光反射、昼夜节律调节、色觉和空间感知等。Chellappa在《美国科学院院刊》发表论文指出：“自主感光神经节细胞的发现是近十年来神经科学最重大的发现之一。它的发现导致了对眼睛功能的完全革新的认识[5]。
ipRGCs 神经节细胞荧光染色（图片来源：Courtesy Elliott Milner, Ph.D）
薛天和赵欢团队通过使用视杆细胞，视锥细胞和自主感光神经节细胞缺失的转基因小鼠，发现自主感光神经节细胞在夜间光干扰诱发抑郁情绪的过程中同样发挥着充分且必要的作用。
当自主感光神经节细胞被特定波长的蓝光 (~480nm) 激活后，将信号传送到缰核边缘外侧区；缰核边缘背外侧区的神经细胞继而将信号传递到到伏隔核 (NAc)，腹侧区部分则投射到前额叶皮层 (medial prefrontal cortex, mPFC)。这些脑区均与抑郁症状关系密切。其中，外侧缰核常的过度活跃会诱发抑郁样行为；伏隔核同时参与抑郁症的形成；前额叶皮层则同情绪和高级认知密切相关。
夜间增加光照引起抑郁样行为的“ipRGCs— dpHb—NAc”神经通路。其中“dpHb—NAc”投射在夜间光干扰诱发负性情绪中的核心作用(图片来源：Nature Neuroscience, 2020)
当研究人员在小鼠脑中阻断外侧缰核与伏隔核这两处之间的神经连接，即可防止夜间光照诱导小鼠产生抑郁样行为；同时，利用光遗传激活自主感光神经节细胞对外侧缰核的投射，可以诱导出小鼠的抑郁样表现。这些结果充分验证了外侧缰核是介导夜间光干扰作用的的重要环路节点。
研究者进一步通过腺相关病毒工具 （AAV，一种安全、持久、高效、高特异性的基因操作工具）分别抑制了外侧缰核对前额叶皮层和伏隔核的输入，结果证实，只有对“缰核边缘背外侧区—伏隔核”投射进行抑制才会影响夜间光干扰的作用。同时持续三周在夜间特定时段直接激活“缰核边缘背外侧区—伏隔核”的投射，不依赖于夜间光线一样可诱导出抑郁样表现，这些证据揭示了“缰核边缘背外侧区—伏隔核”投射在夜间光干扰诱发负性情绪中的核心作用，是名副其实的“抑郁通路”。
上图：“dpHb—NAc”传导阻断会影响LAN的抑郁诱导效应；下图：直接激活“dpHb—NAc”通路可无需LAN即可诱发小鼠抑郁样行为(图片来源：Nature Neuroscience, 2020)
最后，为深入探究光在白天或夜晚对情绪产生不同调控的机制。通过单细胞膜片钳和在体光纤记录，研究者发现投射到伏隔核的外侧缰核背侧区神经元在夜间相比白天可兴奋性更高，更易发放动作电位；而投射到前额叶皮层的外侧缰核腹侧区神经元并没有类似现象。结果表明投射到伏隔核的外侧缰核背侧区神经元作为受昼夜节律控制的阀门，只在夜间开放，允许夜间光线信号通过“抑郁通路”影响“欢乐谷”伏隔核，进而诱发负性情绪。这可能解释了为何白天光照并未导致情绪行为的改变。
研究者进一步推测：该回路通过诱发负性情绪，可能会促使动物在其昼夜节律中的夜晚时段避开不必要的光照，有助于避免敌害或防止自身生物节律受到干扰，尤其是在光线过渡期，例如黄昏或黎明。但是，在后工业时代，接触夜晚的光刺激越来越不可避免。因此，这种经过进化以用于保护目的的功能环路可能被夜间人工的光线所“劫持”，诱发引起人类负性情绪。
需要重视夜间光照对心理健康的潜在负面影响
当然，这个研究并不是说“睡前玩手机就会抑郁”，导致抑郁的原因很多，而且不是单独起作用的。
在论文的讨论环节，研究者也指出，这一发现是不是能推断到人类身上还需要谨慎，毕竟小鼠实验有其局限性，比如小鼠本身比较讨厌光照，因此对光照的负面情绪可能额外强一些。而且，不偏爱糖水等行为也可能与人类真正的抑郁未必相同。
不过，作者总结说，要认识夜间增加的光照对情绪有什么影响，找出夜间光照影响大脑的神经通路是第一步。如果光照在人体中激活的是相同的神经环路，这些结果也许有助于解释过度夜间光照如何影响人类，为何与抑郁症状相关。
（图片来源：veer图库）
随着工业和科技的进步，夜间照明越来越普遍，很多人生活在“不夜城”的霓虹灯下，到了景观灯熄灭的深夜，回到家中又继续与电子设备发出的蓝光相伴。然而，人类在数百万年的演化过程中适应了昼夜变化的光照，当夜间光照过度，我们的健康和情绪或许正悄然受到负面影响。而这其中，就包含了手机蓝光的作用。
睡前刷手机，已逐渐成为我们当中大部分人入睡前的规定动作，执行率已超过睡前刷牙。这一习惯的背后的确隐藏着不少危害，如视力受损、作息不规律、皮肤变差、手指麻木、颈部慢性劳损，以及，可能导致抑郁！
那么，如何才能避免睡前看手机的危害？怎样才能依然惬意的享受美食美景和快乐的运动？只有——放下手机，好好睡觉！
参考文献：
[1] Chung SJ, An H & Suh S. What do people do before going to bed? A study of bedtime procrastination using time use surveys. Sleep. 2019; 43 (4): zsz267. https://doi.org/10.1093/sleep/zsz267
[2] Fernandez DC, Fogerson PM, Ospri LL, Thomsen MB, Layne RM, Severin D, Zhan J, Singer JH, Kirkwood A, Zhao H, Berson DM & Hattar S. Light Affects Mood and Learning through Distinct Retina-Brain Pathways. Cell. 2018; 175 (1): 71-84.e18. doi.org/10.1016/j.cell.2018.08.004.
[3] Huang C, Ruff DA, Pyle R, Rosenbaum R, Cohen MR, Doiron B. Circuit Models of Low-Dimensional Shared Variability in Cortical Networks. Neuron. 2019; 101(2): 337-348.e4. doi:10.1016/j.neuron.2018.11.034.
[4] An K, Zhao H, Miao Y et al. A circadian rhythm-gated subcortical pathway for nighttime-light-induced depressive-like behaviors in mice. Nat Neurosci. 2020; 23: 869–880. doi.org/10.1038/s41593-020-0640-8.
[5] Chellappa SL, Ly JQM, Meyer C, Balteau E, Degueldre C, Luxen A, Phillips C, Cooper HM & Vandewalle G. Photic memory for executive brain responses. PNAS. 2014; 111 (16): 6087-6091. doi.org/10.1073/pnas.1320005111.
作者单位：中国科学院生物物理研究所
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