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有那么多种光,为什么总是嫌蓝光不健康?

有 453 人浏览 日期:2022-04-22 放大字体  缩小字体
   文章来源 | “环球科学” (id:huanqiukexue)
  
  撰文 | 李诗源
  
  审校 | clefable
  
  近些年,“防蓝光”越来越频繁地出现在我们的视线中。这种“蓝光焦虑”有一定的道理,但我们应该关注的不只是蓝光。
  
  日出而作,日落而息,这些我们的祖先积累下来的生活经验,已经自然地融入了我们的身体中。和许多生物一样,我们的体内演化出了一套和昼夜交替相吻合的昼夜节律,或者简单来说,我们叫它生物钟。
  
  我们通常会认为节律就是按时睡觉,但其实除了睡眠之外,人体的体温、认知功能、神经内分泌等都具有节律。让体内的生理活动、行为节律与外在环境的周期性变化相一致,这也叫揽引作用(entrainment)。调控人体节律的机制非常复杂,而这一切都始于光,这也是我们所感知的环境中周期变化的因子。
  
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  图片来源:mohamed_hassan/Pixabay
  
  在古时候,甚至是直到不久之前,每当夜晚来临,人类的世界大多都是黑暗(至少是昏暗)的。近些年来,随着人造光源,特别是电子产品的日益流行,光照对人体节律的影响越来越受重视,其中最常被提起的便是蓝光。人类可见的光波长范围大约在400~760nm之间,其中波长较短(约为450~485nm)的蓝光常常被认为对人体的睡眠节律有着负面影响。
  
  不过,这些带给我们光明的电磁波,是怎么让我们的身体产生节律,又是怎么严重影响我们的节律?
 
  
  节律控制器
  
  你可能会说,光当然是要用眼睛看了。这个回答对了一半——确实是用眼睛,但并不是通过传统意义上的“看”。
  
  感光这一重任,当然离不开我们最为重要的双眼,特别是眼球后部的视网膜。视锥细胞和视杆细胞是我们所熟知的感光细胞,前者可以感知颜色和较明亮的光,而后者则在昏暗的环境下发挥作用。除此之外,视网膜内还存在着第3种感光细胞——内在光敏感视网膜神经节细胞(ipRGCs)。
  
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  视网膜内ipRGCs、视锥细胞和视杆细胞相互联系(见下文)的示意图。R为视杆细胞,C为视锥细胞。(图片来源:Weng et al, 2013. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0066480)
  
  与前两种细胞不同,ipRGCs是非成像细胞,它们并不负责让我们“看”到多彩的世界,只能感受光强。ipRGCs通过视网膜下丘脑神经束(RHT),将信号传至下丘脑内的视交叉上核(suprachiasmatic nucleus)。
  
  视交叉上核位于视交叉(来自双眼的视神经交叉处形成的X状结构)上方、第三脑室两侧,每侧各含约1万个神经元。虽然和整个大脑的140亿个神经元相比,这个微小的结构显得毫不起眼,但它却是我们生物节律的指挥中心。
  
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  视交叉上核在脑部的位置。(图片来源:黄雨伞/Wikimedia Commons,License:CC-SA-3.0)
  
  视交叉上核内部存在着一套反馈循环的分子机制,可以自发、持续地进行节律性的活动,相当于一只天然的“时钟”。而且,视交叉上核还通过投射到控制唤醒、睡眠、神经内分泌、自主神经系统等区域的神经,协调存在于这些区域的节律,让全身的生物钟同步走,所以它就像是人体节律的起搏器,帮助我们的身体从日出日落之中,获得24小时的节律(不同的人节律周期会略有差别)。
 
  
  蓝光成为罪魁祸首
  
  提到蓝光的危害,就不得不介绍常常和睡眠问题同框出镜的另一大明星——褪黑素(melatonin)。褪黑素是脑部松果体分泌的一种激素,可以调控昼夜节律。光照会抑制褪黑素分泌,这一过程受到了视交叉上核的调控。在自然状态下,日落后不久我们体内褪黑素的分泌就开始增加,在凌晨2点-4点时达到峰值,随后便逐渐降低,每天都会呈现出这样的周期性变化。体内褪黑素含量的周期变化也常常作为反映昼夜节律的指标。
  
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  一天中体内褪黑素水平的变化情况。(图片来源:Wahl et al, 2019. https://doi.org/10.1002/jbio.201900102)
  
  从20多年前起,就有许多研究发现,相比波长更长的光和混合的白光,蓝光能更强效地抑制褪黑素的分泌和改变褪黑素分泌的节律。于是,人们开始把矛头指向蓝光。
  
  值得一提的是,当时科学家还认为,人体内只有视锥细胞和视杆细胞具有感光功能。但是,他们从有关褪黑素的研究发现了疑点。视杆细胞对波长约500nm的光最敏感,而视锥细胞有3种,分别对波长约430nm、530nm和560nm的光最敏感。这些研究虽然结果略有差异,但是却普遍发现波长为440~480nm的蓝光对节律的影响是最显著的,这样的作用光谱(action spectrum,光诱导某种生理或化学反应的效率随光的波长而变化的曲线)和两种经典的感光细胞的特点并不相符。
  
  于是科学家猜想,人体内还存在其他的感光细胞或蛋白质,随后的发现证实了这一点。原来,ipRGCs中存在一种特有的视黑蛋白(melanopsin),对波长约480nm(也有研究认为是460nm)的蓝光最为敏感。这样一来一切都说得通了,蓝光顺理成章地变成了扰乱我们生物钟的罪魁祸首。
  
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  几种感光色素对不同波长光的灵敏度曲线。(图片来源:Conus et al, 2020. https://doi.org/10.3390/photonics7040121)
 
  
  不只有蓝光
  
  但是,人体是非常复杂、精密的系统,节律调节机制也不例外。一些研究发现,波长更长的绿光和红光也会影响人的昼夜节律;而有的研究发现,抑制褪黑素分泌效果最强的并不是蓝光,而是波长更短的紫光。而且,很多研究的精度并没有高到能够确定就是视黑蛋白通过感知蓝光来影响了人体节律。所以,科学界对让蓝光来背锅的做法一直存在争议。
  
  科学家认为,除了视黑蛋白以外,感光系统中的其他成分可能也参与了昼夜节律的调控。例如,有研究证据表明,视杆细胞和视锥细胞与ipRGCs之间存在通信,ipRGCs可能也接收着来自这两种细胞的信号,并且对多种光信号进行整合,从而对各种波长的可见光作出响应。
  
  最近的一项研究支持了这样的看法。研究人员用紫(405nm)、蓝(470nm)、绿(515nm)和橙(590nm)光脉冲照射了受试者的眼睛,发现除了紫光没有效果之外,其他3种光都显著地抑制了视交叉上核的神经活动,而且产生的效果之间没有显著差异。
  
  除了光谱特性之外,光照强度、照射时长也会影响光照的效果,它们对节律的影响存在剂量效应,我们不应当只关心某种特定颜色的光照。2015年曾有一项研究发现,和阅读传统的纸质书相比,使用iPad阅读的人入睡时间更长、褪黑素分泌更少,昼夜节律也被推后了。研究的作者认为,这是因为iPad的屏幕发出的光以短波长的光为主(光谱峰值位于452nm的蓝光处),而阅读纸质书时的环境光是白光(光谱峰值位于612nm的橙光处)。
  
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  图片来源:stevepb/Pixabay
  
  但是,在这项广受欢迎的研究中,光的颜色并不是唯一的变量。实际上,受试者们在阅读纸质书时的环境很昏暗,光强比iPad低了一个数量级以上。而且在iPad发出的光中,黄光和绿光的比重同样不低。
  
  所以,尽管许多研究都支持蓝光会扰乱人的节律,但这不意味着只有蓝光有这样的影响,也不意味着去掉蓝光就能让我们免于人造光源的危害。
 
  
  减轻蓝光焦虑
  
  由于相关的研究证据还并不明确,科学界对此是比较保守的。美国睡眠医学会发布的临床实践指南认为,对于患有昼夜节律睡眠-觉醒障碍(CRSWD)的人,不推荐采用针对性地避免某些光照的做法来进行治疗,其中也包括了如今热门的防蓝光手段,因为目前还没有充足的证据支持这些方法。
  
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  在美国睡眠医学会发布的临床实践指南中,不推荐采用针对性地避免某些光照的做法来进行治疗节律障碍(红框处)。(原图来源:Auger et al, 2015. https://doi.org/10.5664/jcsm.5100)
  
  而在实践中,由于商家的宣传和人们健康意识的增强等种种原因,蓝光的健康影响在一定程度上被夸大了。例如针对近年来热门的防蓝光眼镜,有研究认为,对一般人来说,目前还没有高质量的研究证据支持使用防蓝光眼镜可以起到改善睡眠质量等效果。
  
  相比过度的“蓝光焦虑”,科学家认为,想要调好我们的生物钟,更实在和稳妥的做法是睡前减少暴露在明亮的环境下,比如减少电子设备的使用、适当调低屏幕亮度等。
  
  参考链接:
  
  https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2118803119
  
  https://doi.org/10.1038/s41583-018-0026-z
  
  https://doi.org/10.1080/07420528.2018.1527773
  
  https://doi.org/10.1111/opo.12406
  
  https://doi.org/10.1016/j.neuron.2019.07.016
  
  https://www.jneurosci.org/content/21/16/6405
  
  https://time.com/5752454/blue-light-sleep/
  
  https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1418490112
  
  http://dx.doi.org/10.3390/biology9070180
  
  https://dx.doi.org/10.2174%2F1570159X14666161228122115
  
  https://doi.org/10.5664/jcsm.5100
  
  https://theconversation.com/blue-light-isnt-the-main-source-of-eye-fatigue-and-sleep-loss-its-your-computer-124235
  
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