[科普中國]-光刺激

簡介

光刺激被認為是光化學反應的一類，但是，“光刺激”一詞并沒有得到很好的科學的定義。大多數(shù)光刺激研究涉及的是低能量密度的激光，也是數(shù)十年來爭議不斷的研究領(lǐng)域。引起光刺激的代表性的能量密度為1-10J/cm2，通常不引起確切的溫度上升。有些科學家將光刺激限定為不存在任何熱機制（比如采用1064nm波長的光、高重復頻率和低能量密度，可使皮膚細膩、有光澤）。

光刺激的作用光刺激導致激素水平的改變，帶來美容的效果；

光刺激植物神經(jīng)（交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)），植物神經(jīng)發(fā)生改變，從而導致身體機能的改變，帶來美容的效果；

低能量照射靶部位，引起組織內(nèi)一些因子量的變化，從而導致身體機能的改變，帶來輕微的美容效果。

光刺激帶來的改變是微光環(huán)境的改變，是人類肉眼看不見的，但確實是存在的。也有模糊證據(jù)表明低能量密度激光加速傷口愈合，其機制尚不清楚。

光刺激促進寶寶發(fā)育光照胎教主要是借助手電筒的光透過腹壁、肌肉等進入子宮內(nèi)，在子宮內(nèi)光線經(jīng)過羊水會變成紅色，對于黑暗中的胎寶寶是個新鮮的視覺刺激。

當胎寶寶視網(wǎng)膜的視桿細胞感受到光線的變化后，會將這種光線的變化的信息以電脈沖的形式在大腦細胞之間傳遞，傳遞過程中所途徑的視覺神經(jīng)通路就會得到發(fā)展，就可以在這些細胞的基礎(chǔ)上延伸出更多的樹突或樹突棘，從而為形成更豐富的視神經(jīng)網(wǎng)奠定基礎(chǔ)2。

光刺激影響睡眠質(zhì)量英格蘭睡眠研究專家表示，臨睡前光線太亮會抑制大腦分泌褪黑素，打亂生物鐘節(jié)奏，影響正常睡眠，有些人對此尤其敏感。日本的科學家還發(fā)現(xiàn)，夜間常使用手機、電腦等電子設(shè)備的人，睡眠質(zhì)量會降低，體內(nèi)新陳代謝速度也會下降，導致第二天昏昏欲睡、精神不振。

美國針對2～16歲的幼童及青少年進行的一項研究發(fā)現(xiàn)，視力與2歲前的睡覺光源亮度有相當密切的關(guān)聯(lián)性。不少家長擔心孩子在黑暗中入睡一旦醒來會害怕，于是喜歡開著燈讓孩子睡覺，這樣對孩子的視力是不利的，因為幼兒的眼部發(fā)育不是很完善，長時間被人造光刺激，容易誘發(fā)近視。建議家長盡量陪著孩子入睡后及時把燈關(guān)掉，讓室外的自然光源調(diào)節(jié)室內(nèi)亮度，對孩子的健康更有利3。

光遺傳技術(shù)與光刺激隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展和社會競爭壓力的增加， 各種神經(jīng)精神疾病的發(fā)病率也快速增加。 精神疾病已經(jīng)成為一類嚴重影響中國民眾身心健康的疾病， 給患者的家屬以及整個國家和社會帶來沉重的負擔。 而這些疾病的發(fā)病機制尚不明確， 干預和治療手段有限。 傳統(tǒng)的藥物治療是神經(jīng)精神疾病治療的重要方法。 雖然通過藥物治
療， 部分病人的癥狀可以得到緩解， 但是 10%左右的精神病病人通過 2 年甚至 5 年的藥物治療后并不能有效地控制疾病的發(fā)生。

神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)是一種可逆的治療方式， 主要利用電、 磁或光刺激等改變大腦特定神經(jīng)回路的活性來達到治療疾病的目的。有三種主要的神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)可對機體細胞進行神經(jīng)干預與調(diào)節(jié)， 包括深部腦刺激(Deep BrainStimulation， DBS)、 經(jīng)顱磁刺激(TranscranialMagnetic Stimulation， TMS)和光遺傳技術(shù)(Optogenetics)。

DBS 本質(zhì)上是一種電刺激過程， 臨床上應用電極刺激神經(jīng)中樞相應部位， 對某些癲癇和帕金森氏病等疾病有一定的治療作用。 但 DBS本身由于缺乏細胞特異性而會有副作用； 另外，由于神經(jīng)膠質(zhì)細胞瘢痕形成導致電極絕緣， 治療作用只能持續(xù)幾個月到幾年； 再者， DBS 對某些疾病治療作用的機制尚不清楚。

TMS 通過電場去極化興奮神經(jīng)細胞而起到治療作用， 可用于治療精神分裂癥、 帕金森氏病、 重度抑郁癥、 中風、 慢性疼痛等神經(jīng)精神疾病。 但是 TMS 只能刺激大腦表面幾厘米范圍， 無法刺激深部神經(jīng)元。 同 DBS 一樣，TMS 也不能實現(xiàn)抑制神經(jīng)元和對特定細胞亞型進行特異性刺激。

光遺傳技術(shù)基于基因治療的方法， 利用病毒載體將光敏感通道或泵蛋白基因?qū)肽骋惶囟ǖ募毎麃喨褐斜磉_。 其中一種光敏感型通道蛋白(Channelrhodopsin-2， ChR2) 對藍光敏感， 藍光可激活該通道， 而使 Na+、 K+等陽離子進入細胞內(nèi)而興奮細胞； 另一種氯離子蛋白(Halorhodopsin， NphR)對黃光敏感， 黃光將使Cl－進入細胞而抑制細胞。 該技術(shù)克服了傳統(tǒng)藥理學工具或電刺激等模式缺乏細胞選擇性的缺點， 相比其他形式的刺激具有更高時空分辨率4。