电生理技术在杨雄里团队短暂白光暴露激活感光神经细胞促焦虑的应用

———电生理技术在杨雄里团队短暂白光暴露激活感光神经细胞促焦虑的应用

光照条件可影响焦虑水平：成年小鼠在幼年时夜间暴露在昏暗的光线下会导致类似焦虑的行为；连续2周白光暴露时间减少也会引起焦虑样行为。

视网膜中存在两种感光细胞：视杆细胞和视锥细胞，可将感受到的光信号刺激传递给视神经。感光视网膜神经节细胞(ipRGCs)是视网膜上一种特殊类型的神经节细胞，表达视黑质，也可直接感受光信号刺激。ipRGCs支配外侧缰核、终纹床核(BNST)和杏仁核等多个与焦虑症相关的脑区

2023年3月22日复旦大学杨雄里、翁史钧研究团队在ScienceAdvances杂志上发表文章揭示了短暂白光暴露激活表达视黑质的ipRGCs，增加小鼠焦虑水平。

1、视杆细胞和视锥细胞可能并不介导短暂白光暴露引起的焦虑样行为

研究人员将小鼠在黑暗环境适应26小时后短暂暴露在1000勒克斯强度的白光环境（25分钟）中，结果发现在十字高架实验和旷场实验中均表现出焦虑样行为，在离开白光环境2小时后这种焦虑也随之消失。

N-甲基亚硝基脲可快速、特异性诱导视杆细胞和视锥细胞凋亡。小时在接受1到2周N-甲基亚硝基脲处理后，视杆细胞和视锥细胞数量显著减少，功能也出现明显障碍，但在接受上述黑暗环境和短暂白光暴露后仍表现出显著的焦虑样行为，这就表明视网膜视杆细胞和视锥细胞可能并不介导短暂白光暴露引起的焦虑样行为。图1：短暂白光刺激增加小鼠焦虑水平

2、ipRGCs-CeA环路介导光照诱发的焦虑样行为

视黑质是一种新近发现的、主要分布于视网膜神经节细胞的光感受器视蛋白，由Opn4基因编码。Opn4敲除小鼠在接受长时间黑暗环境和短暂白光环境后进行十字高架实验和旷场实验后并不表现出焦虑样行为。进一步通过特异性损害ipRGCs后小鼠在接受上述光照暴露后也不表现出焦虑水平。

免疫荧光实验分别检测小鼠暴露在黑暗环境和白光环境中大脑神经元激活状态，结果发现白光环境显著激活视交叉上核、腹侧膝状核、杏仁核（CeA)、终纹床核（BNST）等区域。这些脑区也接受ipRGCs的支配。

在化学遗传学抑制腹侧膝状核和BNST脑区神经元活性后在黑暗环境中明显促进小鼠焦虑水平，但抑制CeA区域神经元并不会出现类似的情况。在慢性激活ipRGCs-CeA环路后在黑暗环境中可增加小鼠焦虑水平，这些结果表明ipRGCs-CeA环路介导光照诱发的焦虑样行为。

图2：ipRGCs-CeA环路介导光照诱发的焦虑样行为

3、糖皮质激素受体参与光照引起的焦虑样行为

进一步分子实验发现光照并不影响外周血液和脑脊液皮质酮水平，但暴露在光照后能够促进CeA、BNST脑区糖皮质激素受体（GR）蛋白及其磷酸化蛋白水平的升高，基底外侧杏仁核、中缝背核、内侧前额叶皮层并不出现这种升高。腹腔注射GR拮抗剂后可明显阻断光照引起的焦虑样行为，这就表明GR参与光照引起的焦虑样行为。

图3：光照引起大脑糖皮质激素受体的变化

总结

本文发现在接受短暂白光刺激后，激活ipRGCs-CeA环路，并促进CeA脑区糖皮质激素受体水平的升高，增加小鼠焦虑水平。

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