Sci Adv：揭示日照长度的改变影响大脑及随后机体行为的分子机制

长期以来，光线的季节性变化（夏天白天较长，冬天白天较短）一直与人类的行为有关，其会影响从睡眠和饮食行为到大脑及激素活动的一切事情；季节性情绪失调(SAD，Seasonal affective disorder)就是一个典型的例子，其是一种与自然阳光照射减少相关的抑郁症，通常会发生在冬季，且在高纬度日照时间最短的地区最为常见。亮光疗法(Bright Light Therapy)被认为是一种能有效治疗SAD，诸如非季节性严重抑郁症、产后抑郁症和双相情感障碍等疾病的有效补救措施，但日长和光照暴露的季节性改变如何在细胞和回路层面上改变并影响大脑的功能，研究人员在很大程度上并不清楚。

近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“Seasonal changes in day length induce multisynaptic neurotransmitter switching to regulate hypothalamic network activity and behavior”的研究报告中，来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究利用小鼠模型阐明了一种特殊过程，即哪种受影响的神经元会开启神经递质的表达来对白昼时长的刺激产生反应，并能诱发相关的行为改变。

视交叉上核（SCN，suprachiasmatic nucleus）是隐藏在人类大脑下丘脑中的一种小型结构，每一个视交叉上核都包含大约2万个神经元，人类的大脑中大约平均包含860亿个神经元以及另外850亿个非神经元细胞。SCN是机体的计时员，其能调节机体大部分昼夜节律，即机体、精神和行为的变化需要遵循24小时的周期，同时其还影响着从新陈代谢和体温到激素释放时的一切，SCN能发挥作用基于视网膜上专门的光敏细胞，这些细胞能向机体传达光线和白昼时长的变化。

揭示日照长度的改变影响大脑及随后机体行为的分子机制。

图片来源：National Institute of General Medical Sciences

这项研究中，研究者Dulcis及其同时描述了SCN神经元如何彼此协调来适应不同时长的日长，以及其在细胞和网络层面上如何发生变化；具体而言，他们在小鼠（其大脑功能类似于人类）机体中发现，神经元会在混合和关键神经递质的表达方面发生变化，从而就会改变大脑的活动以及随后的日常行为。光照的季节性变化往往被认为会改变下丘脑室旁核（PVN，paraventricular nucleus）中表达神经递质的神经元的数量，PVN是大脑中的关键区域，其能帮助控制机体的压力、代谢、生长、生殖、免疫及其它自主功能等。

研究者Dulcis说道，这项研究中最令人印象深刻的发现就是，我们发现了如何通过人工操控特定SCN神经元的活性并成功有道下丘脑中PVN网络内的多巴胺的表达；研究者揭示了SCN-PVN网络在调整下丘脑功能和日常行为过程中对白昼时长的新型分子适应性；同时研究人员在这项研究中所揭示的多突触神经递质开关或许能提供介导机体情绪季节性变化和光疗法效应的解剖学/功能联系。

本文研究结果或提供了一种新型机制来解释大脑如何适应光照的季节性变化，而且由于这种适应性会发生在专门位于SCN的神经元内，因此后者代表了一种潜在的靶点，或有望帮助科学家们开发新型疗法来治疗与季节性光照变化相关的人类疾病。综上，本文研究结果表明，研究人员揭示了此前未发现的SCN-PVN网络对季节性的适应性，以及神经调节肽神经元在通过影响行为的多突触神经递质开关来调整下丘脑功能中所扮演的关键角色。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

ALESSANDRA PORCU，ANNA NILSSON，SATHWIK BOOREDDY, et al. Seasonal changes in day length induce multisynaptic neurotransmitter switching to regulate hypothalamic network activity and behavior, Science Advances (2022). DOI: 10.1126/sciadv.abn9867