การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของแสง – วันที่ยาวนานขึ้นในฤดูร้อน สั้นกว่าในฤดูหนาว – สัมพันธ์กับพฤติกรรมของมนุษย์มานานแล้ว ส่งผลต่อทุกอย่างตั้งแต่รูปแบบการนอนหลับและการกิน ไปจนถึงการทำงานของสมองและฮอร์โมน
ความผิดปกติทางอารมณ์ตามฤดูกาล (SAD) เป็นตัวอย่างที่สำคัญ: ภาวะซึมเศร้าประเภทหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการได้รับแสงแดดธรรมชาติลดลง ซึ่งมักเกิดขึ้นในช่วงฤดูหนาว และมักเกิดขึ้นที่ละติจูดที่สูงขึ้นในเวลากลางวันสั้นที่สุด
การบำบัดด้วยแสงจ้าได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถรักษา SAD ได้อย่างมีประสิทธิภาพ บวกกับโรคภัยไข้เจ็บต่างๆ เช่น โรคซึมเศร้า อาการซึมเศร้าหลังคลอด และโรคอารมณ์สองขั้ว แต่การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของระยะเวลากลางวันและการรับแสงส่งผลต่อและเปลี่ยนแปลงสมองในระดับเซลล์และวงจรอย่างไร ทำให้นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่อยู่ในความมืด
ในการศึกษาใหม่ซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 2 กันยายน พ.ศ. 2565 ใน Science Advancesนักวิจัยจาก University of California San Diego School of Medicine ใช้แบบจำลองเมาส์เพื่อให้แสงสว่างแก่กระบวนการที่เซลล์ประสาทส่งผลต่อการแสดงออกของสารสื่อประสาทในการตอบสนองต่อสิ่งเร้าความยาววัน ซึ่งก่อให้เกิดพฤติกรรมที่เกี่ยวข้อง การเปลี่ยนแปลง
งานนี้นำโดย Davide Dulcis ผู้เขียนการศึกษาอาวุโส PhD รองศาสตราจารย์ภาควิชาจิตเวชศาสตร์ที่ UC San Diego School of Medicine และเป็นสมาชิกของ Center for Circadian Biology ที่ UC San Diego
โครงสร้างเล็กๆ ที่เรียกว่า suprachiasmatic nucleus (SCN) ซึ่งซ่อนอยู่ภายในไฮโปทาลามัสของสมองมนุษย์ แต่ละส่วนประกอบด้วยเซลล์ประสาทประมาณ 20,000 เซลล์ (สมองโดยเฉลี่ยของมนุษย์มีเซลล์ประสาทประมาณ 86 พันล้านเซลล์ และอีก 85 พันล้านเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาท)
SCN เป็นผู้จับเวลาของร่างกาย ซึ่งควบคุมจังหวะการทำงานของชีวิตส่วนใหญ่ — การเปลี่ยนแปลงทางร่างกาย จิตใจ และพฤติกรรมที่เป็นไปตามวัฏจักร 24 ชั่วโมงและส่งผลต่อทุกอย่างตั้งแต่การเผาผลาญและอุณหภูมิของร่างกายไปจนถึงเมื่อฮอร์โมนถูกปล่อยออกมา SCN ทำงานโดยอาศัยข้อมูลจากเซลล์ไวแสงพิเศษในเรตินา ซึ่งจะสื่อสารการเปลี่ยนแปลงของแสงและความยาวของวันไปยังร่างกายของเรา
ในการศึกษาครั้งใหม่ Dulcis และเพื่อนร่วมงานอธิบายว่าเซลล์ประสาท SCN ประสานงานกันอย่างไรเพื่อปรับให้เข้ากับความยาวของแสงแดดที่แตกต่างกัน โดยเปลี่ยนแปลงในระดับเซลล์และเครือข่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง พวกเขาพบว่าในหนูซึ่งมีสมองทำงานคล้ายกับมนุษย์ เซลล์ประสาทเปลี่ยนไปโดยผสมกันและในการแสดงออกของสารสื่อประสาทที่สำคัญ ซึ่งในทางกลับกัน กิจกรรมของสมองเปลี่ยนแปลงและพฤติกรรมประจำวันที่ตามมา
การเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของการเปิดรับแสงยังแสดงให้เห็นอีกด้วยว่าได้เปลี่ยนจำนวนของเซลล์ประสาทที่แสดงออกถึงสารสื่อประสาทในนิวเคลียส paraventricular (PVN) ซึ่งเป็นบริเวณของสมองที่มีบทบาทสำคัญในการควบคุมความเครียด เมแทบอลิซึม การเจริญเติบโต การสืบพันธุ์ ภูมิคุ้มกัน และการทำงานอัตโนมัติอื่นๆ .
Dulcis กล่าวว่า “การค้นพบใหม่ที่น่าประทับใจที่สุดในการศึกษาครั้งนี้คือเราค้นพบวิธีจัดการกับกิจกรรมของเซลล์ประสาท SCN ที่เฉพาะเจาะจงและกระตุ้นการแสดงออกของโดปามีนภายในเครือข่าย PVN ที่มีมลทิน”
“เราเปิดเผยการปรับโมเลกุลแบบใหม่ของเครือข่าย SCN-PVN เพื่อตอบสนองต่อความยาวของวันในการปรับการทำงานของ hypothalamic และพฤติกรรมประจำวัน” ผู้เขียนคนแรก Alexandra Porca, PhD, สมาชิกของห้องทดลองของ Dulcis กล่าว “การสลับสารสื่อประสาทแบบมัลติซินแนปติกที่เราแสดงให้เห็นในการศึกษานี้อาจให้การเชื่อมโยงทางกายวิภาค/หน้าที่ซึ่งเป็นสื่อกลางในการเปลี่ยนแปลงอารมณ์ตามฤดูกาลและผลของการบำบัดด้วยแสง”
ผู้เขียนแนะนำว่าการค้นพบของพวกเขาเป็นกลไกใหม่ที่อธิบายว่าสมองปรับตัวอย่างไรกับการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในการเปิดรับแสง และเนื่องจากการปรับตัวเกิดขึ้นภายในเซลล์ประสาทที่ตั้งอยู่ใน SCN เท่านั้น ส่วนหลังจึงเป็นเป้าหมายที่มีแนวโน้มสำหรับการรักษาใหม่ๆ สำหรับความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลในการเปิดรับแสง
ผู้เขียนร่วมได้แก่ Anna Nilsson, Sathwik Booreddy, Samuel A. Barnes และ David K. Welsh ทั้งหมดที่ UC San Diego
เงินทุนสำหรับการวิจัยนี้ส่วนหนึ่งมาจาก Kavli Institute for Brain and Mind (ทุน 2012-008), ทุนการศึกษาความเป็นเลิศด้านการวิจัยของ UC San Diego Chancellor (2018), ศูนย์สุขภาพเสริมและสุขภาพเชิงบูรณาการแห่งชาติ (K99AT010903), ทหารผ่านศึก รางวัลงานบุญ (I01 BX001146) และสถาบันสุขภาพแห่งชาติ (R21MH117518)
