2022年04月10日 09:00
【科學快訊】
近些年，「防藍光」越來越頻繁地出現在我們的視線中。這種「藍光焦慮」有一定的道理，但我們應該關注的不只是藍光。
撰文 | 李詩源
審校 | clefable
日出而作，日落而息，這些我們的祖先積累下來的生活經驗，已經自然地融入了我們的身體中。和許多生物一樣，我們的體內演化出了一套和晝夜交替相吻合的晝夜節律，或者簡單來說，我們叫它生物鐘。
我們通常會認為節律就是按時睡覺，但其實除了睡眠之外，人體的體溫、認知功能、神經內分泌等都具有節律。讓體內的生理活動、行為節律與外在環境的周期性變化相一致，這也叫攬引作用（entrainment）。調控人體節律的機制非常複雜，而這一切都始於光，這也是我們所感知的環境中周期變化的因子。
在古時候，甚至是直到不久之前，每當夜晚來臨，人類的世界大多都是黑暗（至少是昏暗）的。近些年來，隨著人造光源，特別是電子產品的日益流行，光照對人體節律的影響越來越受重視，其中最常被提起的便是藍光。人類可見的光波長範圍大約在400~760nm之間，其中波長較短（約為450~485nm）的藍光常常被認為對人體的睡眠節律有著負面影響。
不過，這些帶給我們光明的電磁波，是怎麼讓我們的身體產生節律，又是怎麼嚴重影響我們的節律？
節律控制器
你可能會說，光當然是要用眼睛看了。這個回答對了一半——確實是用眼睛，但並不是通過傳統意義上的「看」。
感光這一重任，當然離不開我們最為重要的雙眼，特別是眼球後部的視網膜。視錐細胞和視杆細胞是我們所熟知的感光細胞，前者可以感知顏色和較明亮的光，而後者則在昏暗的環境下發揮作用。除此之外，視網膜內還存在著第3種感光細胞——內在光敏感視網膜神經節細胞（ipRGCs）。
視網膜內ipRGCs、視錐細胞和視杆細胞相互聯系（見下文）的示意圖。R為視杆細胞，C為視錐細胞。（圖片來源：Weng et al。， 2013。
https：//doi.org/10.1371/journal.pone.0066480）
與前兩種細胞不同，ipRGCs是非成像細胞，它們並不負責讓我們「看」到多彩的世界，只能感受光強。ipRGCs通過視網膜下丘腦神經束（RHT），將信號傳至下丘腦內的視交叉上核（suprachiasmatic nucleus）。
視交叉上核位於視交叉（來自雙眼的視神經交叉處形成的X狀結構）上方、第三腦室兩側，每側各含約1萬個神經元。雖然和整個大腦的140億個神經元相比，這個微小的結構顯得毫不起眼，但它卻是我們生物節律的指揮中心。
視交叉上核內部存在著一套反饋循環的分子機制，可以自發、持續地進行節律性的活動，相當於一只天然的「時鐘」。而且，視交叉上核還通過投射到控制喚醒、睡眠、神經內分泌、自主神經系統等區域的神經，協調存在於這些區域的節律，讓全身的生物鐘同步走，所以它就像是人體節律的起搏器，幫助我們的身體從日出日落之中，獲得24小時的節律（不同的人節律周期會略有差別）。
藍光成為罪魁禍首
提到藍光的危害，就不得不介紹常常和睡眠問題同框出鏡的另一大明星——褪黑素（melatonin）。褪黑素是腦部松果體分泌的一種激素，可以調控晝夜節律。光照會抑制褪黑素分泌，這一過程受到了視交叉上核的調控。在自然狀態下，日落後不久我們體內褪黑素的分泌就開始增加，在淩晨2點-4點時達到峰值，隨後便逐漸降低，每天都會呈現出這樣的周期性變化。體內褪黑素含量的周期變化也常常作為反映晝夜節律的指標。
一天中體內褪黑素水平的變化情況。（圖片來源：Wahl et al。， 2019。
https：//doi.org/10.1002/jbio.201900102）
從20多年前起，就有許多研究發現，相比波長更長的光和混合的白光，藍光能更強效地抑制褪黑素的分泌和改變褪黑素分泌的節律。於是，人們開始把矛頭指向藍光。
值得一提的是，當時科學家還認為，人體內只有視錐細胞和視杆細胞具有感光功能。但是，他們從有關褪黑素的研究發現了疑點。視杆細胞對波長約500nm的光最敏感，而視錐細胞有3種，分別對波長約430nm、530nm和560nm的光最敏感。這些研究雖然結果略有差異，但是卻普遍發現波長為440~480nm的藍光對節律的影響是最顯著的，這樣的作用光譜（action spectrum，光誘導某種生理或化學反應的效率隨光的波長而變化的曲線）和兩種經典的感光細胞的特點並不相符。
於是科學家猜想，人體內還存在其他的感光細胞或蛋白質，隨後的發現證實了這一點。原來，ipRGCs中存在一種特有的視黑蛋白（melanopsin），對波長約480nm（也有研究認為是460nm）的藍光最為敏感。這樣一來一切都說得通了，藍光順理成章地變成了擾亂我們生物鐘的罪魁禍首。
幾種感光色素對不同波長光的靈敏度曲線。（圖片來源：Conus et al。， 2020。
https：//doi.org/10.3390/photonics7040121）
不只有藍光
但是，人體是非常複雜、精密的系統，節律調節機制也不例外。一些研究發現，波長更長的綠光和紅光也會影響人的晝夜節律；而有的研究發現，抑制褪黑素分泌效果最強的並不是藍光，而是波長更短的紫光。而且，很多研究的精度並沒有高到能夠確定就是視黑蛋白通過感知藍光來影響了人體節律。所以，科學界對讓藍光來背鍋的做法一直存在爭議。
科學家認為，除了視黑蛋白以外，感光系統中的其他成分可能也參與了晝夜節律的調控。例如，有研究證據表明，視杆細胞和視錐細胞與ipRGCs之間存在通信，ipRGCs可能也接收著來自這兩種細胞的信號，並且對多種光信號進行整合，從而對各種波長的可見光作出響應。
最近的一項研究支持了這樣的看法。研究人員用紫（405nm）、藍（470nm）、綠（515nm）和橙（590nm）光脈沖照射了受試者的眼睛，發現除了紫光沒有效果之外，其他3種光都顯著地抑制了視交叉上核的神經活動，而且產生的效果之間沒有顯著差異。
除了光譜特性之外，光照強度、照射時長也會影響光照的效果，它們對節律的影響存在劑量效應，我們不應當只關心某種特定顏色的光照。2015年曾有一項研究發現，和閱讀傳統的紙質書相比，使用iPad閱讀的人入睡時間更長、褪黑素分泌更少，晝夜節律也被推後了。研究的作者認為，這是因為iPad的屏幕發出的光以短波長的光為主（光譜峰值位於452nm的藍光處），而閱讀紙質書時的環境光是白光（光譜峰值位於612nm的橙光處）。
但是，在這項廣受歡迎的研究中，光的顏色並不是唯一的變量。實際上，受試者們在閱讀紙質書時的環境很昏暗，光強比iPad低了一個數量級以上。而且在iPad發出的光中，黃光和綠光的比重同樣不低。
所以，盡管許多研究都支持藍光會擾亂人的節律，但這不意味著只有藍光有這樣的影響，也不意味著去掉藍光就能讓我們免於人造光源的危害。
減輕藍光焦慮
由於相關的研究證據還並不明確，科學界對此是比較保守的。美國睡眠醫學會發布的臨床實踐指南認為，對於患有晝夜節律睡眠-覺醒障礙（CRSWD）的人，不推薦采用針對性地避免某些光照的做法來進行治療，其中也包括了如今熱門的防藍光手段，因為目前還沒有充足的證據支持這些方法。
在美國睡眠醫學會發布的臨床實踐指南中，不推薦采用針對性地避免某些光照的做法來進行治療節律障礙（紅框處）。（原圖來源：Auger et al。， 2015。
https：//doi.org/10.5664/jcsm.5100）
而在實踐中，由於商家的宣傳和人們健康意識的增強等種種原因，藍光的健康影響在一定程度上被誇大了。例如針對近年來熱門的防藍光眼鏡，有研究認為，對一般人來說，目前還沒有高質量的研究證據支持使用防藍光眼鏡可以起到改善睡眠質量等效果。
相比過度的「藍光焦慮」，科學家認為，想要調好我們的生物鐘，更實在和穩妥的做法是睡前減少暴露在明亮的環境下，比如減少電子設備的使用、適當調低屏幕亮度等。
參考鏈接：
http://dx.doi.org/10.3390/biology9070180
