《科學》發現三種新細胞 讓大腦構建起生物鐘

2021-01-11 生物谷

 

今日，《科學》雜誌刊登了來自索爾克研究所（Salk Institute）的一項新研究：Satchidananda Panda教授課題組在人體內找到了三種全新的細胞，並指出它們能探測光線強度，讓大腦構建起生物鐘的節律。索爾克研究所的新聞標題更為易懂——這三種細胞能讓大腦區分白晝與黑夜。

這些細胞有個很長的名字，叫做內在光敏視網膜神經節細胞（intrinsically photosensitive retinal ganglion cells，縮寫ipRGC）。從名字上可以看出，這是一類分布在視網膜上，對光有敏感性的細胞。在小鼠等動物模型裡，人們已經找到了這類細胞的存在，並找到了它們與生物節律之間的聯繫。但在人類乃至其他靈長類動物裡，還從未有過對這類細胞的研究報導。

為了在人類中尋找這類細胞的痕跡，研究人員們藉助了遺體捐獻者的寶貴資源。他們從這些捐獻者的眼睛裡取出了視網膜，然後放在特定的設備上，研究在不同的光照下，這些視網膜裡的細胞會有怎樣的反應。

研究中，他們發現有一小部分細胞在30秒的光照後，會開始發射電信號。而即便光熄滅了，一些細胞也依舊會繼續活躍幾秒鐘。這正是光敏性細胞的特徵。隨後，研究人員們也檢驗了不同顏色的光線，會對這些細胞產生怎樣的影響。

詳細的分析，讓研究人員們一共找到了三種不同的ipRGC：第一種細胞對光非常敏感，很快就會有反應，而且這種反應可以持續很久；第二種細胞需要更長時間的光照才會有反應，而反應啟動後，關閉的時間也會更久；第三種細胞只在光非常強的時候才會啟動，啟動的速度也非常快。但它們的活性不夠持久，一旦光停止照射，就會停止工作。

發現這些細胞有啥用呢？研究人員們指出，它回答了關於生物鐘的一些疑問。我們知道，光對於生物鐘有著非常重要的調節作用。比如大家在睡覺前多看電腦和手機屏幕，接觸了太多的藍光，就有可能影響睡眠質量。而清晨的明媚陽光，也會促進我們從熟睡中醒來，迎接新的一天。如果看不見光，生物鐘就容易出現紊亂。那麼，為何一些看不見東西的盲人，也能保持良好的睡眠/清醒節律呢？

答案或許就在這些細胞上。這些盲人或許缺乏視錐或視杆細胞，但卻依舊有負責感光的ipRGC。正是這些細胞的存在，才讓他們能夠維持良好的晝夜節律。

本研究的通訊作者之一Panda教授指出，生活習性的改變，讓人類變得越來越「宅」，也越不容易受到自然光照影響。而理解這些細胞的功能，有助於讓我們設計出更好的光照環境，改善我們的生活。

另一位通訊作者Ludovic Mure博士則指出，這些發現也有助於科學家去尋找治療相關疾病的藥物。

未來，這些研究人員們計劃進一步研究這些細胞的細節。譬如先照射橙色的光，再照射藍色的光，會產生怎樣的效果。在自然界中，清晨和黃昏都會發生光色調的變化。理解這些細胞的反應，也有助於我們更好地理解自己的生物鐘。(生物谷Bioon.com）

 

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