研究人员认为,这一结果或能解释冬季出生者容易抑郁的原因。
分组受光照
范德比尔特大学生物学家道格拉斯·麦克马洪带领研究小组将一群小鼠分为三组,第一组自出生到断奶期间接受“夏季光照”,即16小时光照和8小时黑暗;第二组接受“冬季光照”,即8小时光照和16小时黑暗;第三组则是12小时光照和12小时黑暗。
小鼠出生三周断奶后,接受新的光照循环。第一组一半继续接受“夏季光照”,另一半转为“冬季光照”;第二组进行同样分组;第三组则分成三拨,一拨维持原样,一拨转入“冬季光照”,另一拨转为“夏季光照”。
28天后,所有小鼠进入持续黑暗环境,以消除光照因素对生物钟的影响。研究人员以此来判断小鼠的固有生物钟。
美国趣味科学网站5日援引麦克马洪的话报道:“我们好奇地想知道,光信号是否影响生物钟形成。”
影响生物钟
结果发现,影响确实存在。在“夏季光照”环境中出生的小鼠,无论之后在何种光照环境中行为一致:从最初认识到的黄昏开始跑动,一直持续10小时,然后休息14小时。
而在“冬季光照”中出生的小鼠,生物钟随着光照环境变化而改变。继续享受“冬季光照”的小鼠生物钟不变,10小时活跃,14小时休息;转入“夏季光照”的小鼠活跃时间多出1小时30分。
小鼠大脑中主管生物钟的区域名为“视交叉上核”。所有参与实验的小鼠已事先经过处理,当生物钟活跃时,视交叉上核区域发绿。
研究人员发现,小鼠行为与视交叉上核活动一致。“夏季光照”中出生的小鼠,视交叉上核黄昏时开始活跃,持续10小时,与跑动时间一致。“冬季光 照”中出生并且一直呆在这一环境中的小鼠,视交叉上核活跃顶峰为黄昏后1小时,持续10小时;“冬季光照”中出生、断奶后转入“夏季光照”环境的小鼠,生 物钟活跃顶峰为黄昏前2小时,持续12小时。
或影响性格
研究人员在《自然杂志神经学专刊》网络版5日发表的论文中写道,与“夏季光照”中出生的小鼠相比,“冬季光照”中出生和断奶的小鼠,它们的生物钟日后容易发生变化。
研究人员下一步将致力于研究生物钟在出生后多长时间内形成,光照环境对生物钟的影响是暂时效果还是永久影响。
这是首次在哺乳动物身上获得类似研究结果。研究人员认为,这或许能够解释为何冬季出生的人罹患两极型抑郁症、精神分裂症和季节性情绪失调的几率较高。
“我们知道,生物钟调节人类情绪,”麦克马洪说,“如果我们在小鼠身上发现的铭记机制适用于人,那么它或许不仅影响数种行为紊乱,还对性格有着普遍影响。”所谓铭记,是指动物生命早期即起作用的一种学习机能。(生物谷Bioon.com)
生物谷推荐原文出处:
Nature Neuroscience doi:10.1038/nn.2699
Perinatal photoperiod imprints the circadian clock
Christopher M Ciarleglio,John C Axley,Benjamin R Strauss,Karen L Gamble& Douglas G McMahon
Using real-time gene expression imaging and behavioral analysis, we found that the perinatal photoperiod has lasting effects on the circadian rhythms expressed by clock neurons as well as on mouse behavior, and sets the responsiveness of the biological clock to subsequent changes in photoperiod. These developmental gene × environment interactions tune circadian clock responses to subsequent seasonal photoperiods and may contribute to the influence of season on neurobehavioral disorders in humans.