睡眠、进食、情绪等与日光周期相关的季节性变化密切相关：冬季白天缩短与季节性情感障碍相关，表现为有规律地在冬季发生抑郁,夏季呈轻度缓解为特征的情绪障碍。在黎明期间接受强光治疗的SAD患者通常在治疗后几天内抑郁症状得到缓解。
下丘脑视交叉上核（SCN）-室旁核（PVN）在处理光周期相关信息中发挥关键作用。SCN是一个由约20000个神经元组成的小核团，表达血管活性肠多肽 (VIP) 、胃泌素释放肽 (GRP)、神经调节肽S（NMS ）、γ-氨基丁酸（GABA）， 精氨酸加压素（AVP） 等多个神经递质。
2022年9月2日加州大学圣地亚哥分校Davide Dulcis研究团队在Science Advance杂志发表文章揭示了SCN ➟PVN神经环路响应季节性光照变化,这依赖于下丘脑神经递质之间的转换.
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光照时间引起下丘脑神经递质交替性变化
研究人员通过人为增加或缩短日光照时间，发现连续2周长日光（每天19小时光照，5小时黑暗）引起SCN区域VIP阳性神经元数量增多，NMS阳性神经元数量减少，而在短日光（5小时光照，19小时黑暗）VIP阳性神经元数量减少，NMS阳性神经元增加，呈现你多我少，你少我多的交替性变化。
在夜间慢性激活SCN-VIP神经元后能够模拟出长日光暴露引起的SCN-NMS神经元数量减少.进一步实验发现光周期变化能够引起SCN区域VIP和NMS之间的转换,形成规律的交替性变化.
这种光周期变化不引起AVP、 GRP和GABA阳性神经元数量的变化。此外，即便是敲除昼夜节律功能基因也不会影响光周期相关的神经递质交替变化。
图1:光照引起下丘脑神经递质交替性变化
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下丘脑神经环路响应日光周期变化
已有研究表明PVN区域多巴胺能神经元(简称PVN-DA)表达NMS的受体。逆行病毒示踪实验发现SCN区域NMS阳性神经元投射到PVN区域多巴胺能神经元。有意思的是，暴露短日照环境能够促进增强上述神经环路。
光纤钙成像技术发现在短日照环境下慢性激活SCN-NMS神经元活性后PVN整体神经元活性降低， 但PVN-DA神经元活性增加。长日照环境并不影响SCN-NMS➟PVN-DA神经环路。
暴露在短日光环境下抑制SCN-NMS神经元活性，可降低PVN区域多巴胺的表达，小鼠活动能力减弱。而在正常光照下慢性激活SCN-NMS神经元后PVN区域多巴胺神经元数量增多,引起昼夜节律的紊乱,并引起小鼠自主活动能力减弱。
图2：下丘脑神经环路响应光照变化
总结
本文揭示了SCN ➟PVN神经环路适应季节性光照变化的神经递质可塑性变化的机制,这种适应性神经机制驱动响应的行为变化.
【参考文献】
1.Porcu et al., Sci. Adv. 8, eabn9867 (2022) ,Seasonal changes in day length induce multisynaptic neurotransmitter switching to regulate hypothalamic network activity and behavior
文章中图片均来自于参考文献