PLOS Biology | 暨南大学任超然课题组初步揭示亮光改善慢性压力导致睡眠异常的神经环路机制

光照条件的变化深刻地影响着机体的诸多生理功能。除了能够参与成像视觉外，光还可调节情绪、认知、节律等脑功能，统称为非成像视觉功能（non-image-forming visual functions）。近年来研究发现光疗对多种类型睡眠障碍患者均有不同程度的改善作用。但目前光疗改善睡眠障碍的神经机制尚不明确。

2023年9月8日，《美国科学公共图书馆生物学》（PLOS Biology）在线发表了暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院任超然课题组题为Bright light treatment counteracts stress induced sleep alterations in mice, via a visual circuit related to the rostromedial tegmental nucleus 的研究论文，初步阐释了日间亮光暴露改善慢性压力导致睡眠异常的神经环路机制。

光疗具有改善情绪[1]、提升记忆力[2]甚至缓解疼痛[3]的作用。然而，目前关于光疗能否改善压力导致的睡眠异常及其潜在机制了解甚少。该工作发现，慢性压力可导致小鼠非快速动眼期（non rapid eye movement, NREM）睡眠异常增加，同时伴有清醒时间减少，说明慢性压力暴露可导致睡眠状态异常。进一步的实验发现，特异性激活“外侧缰核（lateral habenula, LHb）至吻内侧被盖核（rostromedial tegmental nucleus, RMTg）”通路可模拟慢性压力对睡眠模式的影响作用。而抑制该通路则可显著降低慢性压力对

NREM睡眠的促进作用。上述结果提示“LHb-RMTg”通路可介导慢性压力对睡眠状态的影响作用。该团队前期工作发现，光信息传导脑区腹侧外膝体（ventral lateral geniculate nucleus and intergeniculate leaflet, vLGN/IGL）可直接投射至LHb[1]。这提示脑内可能存有一条“vLGN/IGL-LHb-RMTg”神经通路。接下来，研究者通过系列实验发现，亮光可经由vLGN/IGL内部分GABA能神经元的介导进而抑制慢性压力导致的LHb-RMTg通路过度激活，进而改善慢性压力导致的睡眠状态异常。

综上，该工作发现亮光可经由“vLGN/IGL-LHb-RMTg”通路的介导减弱慢性压力对NREM睡眠的异常促进作用。鉴于睡眠状态与机体生理功能稳态的维持密切相关。该工作的发现提示：当面临压力刺激时，机体可能通过调动NREM睡眠进而试图维持生理功能稳态。而在给予压力刺激的同时进行亮光暴露则可能减弱慢性压力对脑功能产生的负面影响作用，进而使得机体无需调动更多的稳态维持机制（如睡眠状态的改变）以应对压力刺激。综合来说，上述工作进一步凸显了vLGN/IGL相关神经环路在非成像视觉功能形成中的贡献，对于研究压力相关疾病的发生机制及治疗策略也具有重要意义。

作者简介：

任超然，研究员，博士生导师。2012年获北京大学博士学位，2013年加入暨南大学。重点探索光调节脑功能的神经生物学机制及转化治疗策略。作为通讯作者，成果发表在Neuron、Nature Communications、Science Advances、PLOS Biology等知名期刊。研究工作得到“国家自然科学基金”、“科技创新2030（中国脑计划）”、“国家重点研发计划”等项目支持。获得“国家杰出青年科学基金”、“广东省卓越青年团队”、“国自然优秀青年科学基金”、“广东省科技创新青年拔尖人才”等人才项目。

黄鲁，暨南大学研究员，入选中国“青年人才托举工程”、广东省杰出青年基金获得者。研究主要采用神经环路示踪、电生理、活体钙成像、光遗传以及化学遗传学相结合的方法揭示不同情绪疾病之间的相互调节机制以及探索外界光信息对情绪及认知功能产生调控的神经环路机制。近年以第一或通讯作者文章发表在Neuron（2022，2021，2019）、Nature Communications 、PLOS Biology、Science Advances、Science Bulletin、Advanced Science等国际知名学术等期刊，主持国自然面上项目、国自然青年项目、广东省杰出青年基金、省自然科学基金面上项目等省市级项目多项。

参考文献：

1.Huang, L., et al., A Visual Circuit Related to Habenula Underlies the Antidepressive Effects of Light Therapy. Neuron, 2019. 102(1): p. 128-142.e8.

2.Huang, X., et al., A Visual Circuit Related to the Nucleus Reuniens for the Spatial-Memory-Promoting Effects of Light Treatment. Neuron, 2021. 109(2): p. 347-362.e7.

3.Hu, Z., et al., A visual circuit related to the periaqueductal gray area for the antinociceptive effects of bright light treatment. Neuron, 2022. 110(10): p. 1712-1727.e7.